获得相干光的原则

五、点光源
• 点光源是光源的一种理想模型； • 点光源中所有发光原子处于同一几何位置； • 在实现光的干涉过程中，建立“点光源”的概 念很重要，尤其是用分波面法获取相干光时更重要； • 点光源模型可使我们更容易看到干涉花样 ；
结果：
MFra Baidu bibliotek
a 原子一次发光的两光线经两个反射 a b 面反射后在P 点相遇进行相干叠加 b 原子一次发光的两光线经两个反射 面反射后也在P 点相遇进行相干叠加 相当于又进行了 但由于是点光源 一次非相干的叠 b 原子与a 原子几何位置相同，光 加，从而使P点 程差相同，所以a 原子与b 原子在P 的花样强度增大 点干涉结果相同。
ni ri
i

n1 n2 r1 r2
S1 S 2 r2
r 1
… …
ni ri
由光程差计算 相位差
n
P
光程1 光程2
n
d

2

n(r2 d ) nd nr1
S
S
物像之间等光程原理
光程3
透镜成像不会引入附加相位差。光程1=光程2=光程3
11 第19章 光的干涉
3.9 1014 ~ 4.8 1014
4.8 1014 ~ 5.0 1014 5.0 1014 ~ 5.4 1014 5.4 1014 ~ 6.1 1014 6.1 10 ~ 6.4 10
14 14
6.4 1014 ~ 6.6 1014
6.6 1014 ~ 7.5 1014
肥皂泡玩过吗?
第19章 光的干涉
测油膜厚度
平晶间空气隙干涉条纹
等倾条纹
4
牛顿环(等厚条纹)
第19章 光的干涉
§19.1
获得相干光的原则
一、普通光源的发光特点 二、从普通光源中获得相干光的原则
三、分波面法 分振幅法
四、光程与相位差
五、点光源
5
第19章 光的干涉
波动光学
光的波动性:
光的波粒 二象性 光子能量
12 第19章 光的干涉
P
M
•特殊光源——激光光源 普通光源发光：自发辐射(随机、间歇) 激光光源发光：受激辐射 光放大 发出光的频率、相位和 振动方向全相同 激光的模式
E2 E1 h
E2 E1
相干面积
激光的相干性比
普通光源要好得多
同一块面积上的点源相干
13
第19章 光的干涉
第19章 光的干涉
7
一、普通光源的发光特点
随机 (1) 热辐射
(2) 电致发光 (3) 光致发光 (4) 化学发光 自发辐射 能级跃迁
间歇
自 发 辐 射
(5) 同步辐射光源 (6) 激光光源
受 激 辐 射
E2
E2 E1 / h
波列
. .
E1
波列长 L = c 非相干(不同原子发的光) 非相干(同一原子先后发的光)
2π
1）光程 2）相位差 = 光程差( 2 • 折射率与几何路程的乘积； • 在相位改变相同的条件下，把光在介质中传 播的路程折合为光在真空中传播的相应路程；
10 第19章 光的干涉
( n2l2 n1l1 ) n1l1 光在介质1中的光程 n2l2 光在介质2中的光程
/ )
多种介质
光程
第19章 光的干涉
§19.1 获得相干光的原则 §19.2 分波面法双光束干涉 §19.3 影响条纹对比度的几个因素 §19.4 分振幅法双光束干涉 §19.5 干涉仪
1
第19章 光的干涉
丰富多彩的干涉现象
水膜在白光下
2 第19章 光的干涉
白光下的肥皂膜
蝉翅在阳光下
蜻蜓翅膀在阳光下
白光下的油膜
3
四、光程与相位差
引进光程可方便地计算相干光的相位差。 例 相干光源 a、b 初相相同，但到达场点c 的过程中经过的介 质可能不同。 取真空中的波长 介质中的波长分别为
Δ 2π
光线1
n

n
n1
l1
n2 l2
光线2
c
2
l2
2π
1
l1
a b
Δ
2π
2
l2
2π
1
l1
判 据
干涉现象
衍射现象
光的粒子性:
光子动量 p
E h
粒子性
h

波动性
光波的特点：
•波长短 可见光：390nm – 780nm •速度高 •光源：在原子内部粒子的跃迁
6
第19章 光的干涉
可见光七彩颜色的波长和频率范围 光色 波长(nm) 红 橙 黄 绿 青 兰 紫 760~622 622~597 597~577 577~492 492~470 470~455 455~400 频率(Hz) 中心波长 (nm) 660 610 570 540 480 460 430
第19章 光的干涉
8
二、从普通光源中获得相干光的原则
从一个原子一次发光中获得。 •装置的基本特征 先分光 然后再相遇
衍射
三.分波面法 分振幅法
分波面法： 从一次发光的波面上取 出几部分再相遇。
分束
S
S1 S2
相 遇 区
1
2
薄膜
相遇
分束装置 分振幅法： 一支光线中分出 两部分再相遇。
9
第19章 光的干涉