《白光干涉》word版

白光干涉

1.白光干涉相关理论

所谓白光是相对理想单色光的一个概念，是指具有一定谱宽，相干长度较短的低相干光源。相干长度是与光源的时间相干性相关的一个概念，表明光源发出的一束光被延迟后的部分与未被延迟的光束本身在干涉场中相叠加发生干涉的能力。对一准单色光，从干涉条纹最清晰到消失所对应的光程差变化长度称为相干长度，相干长度L c 为： 2

c L λλ

=∆ 其中λ为中心波长，∆λ为光谱的半高全宽。当光程差大于相干长度时，条纹可见度迅速趋近于0。单色光和白光干涉可用下图表示：

图1光源非单色性对干涉条纹的影响

白光干涉原理是利用白光同调性短不易产生干涉的特性，透过频率与振幅相近的光波，可以形成低同调性白光干涉波包。

各波长同调示意图

白光干涉波包

图2白光干涉波包示意图

低相干光源与单色光源不同，单色光源的条纹对比度在任意光程差内是不变的，因此其动态范围被限制在2π相位内；而低相干光源谱宽∆λ内的每一条谱线都各自形成一组干涉条纹，除零光程差位置外，相互有偏移，叠加的效果使整体条纹可见度随光程差的增大而减小，大于相干长度时，干涉现象消失，成为简单的光强叠加。

图3典型低相干光源光谱分布

光场的时间相干性，源于光源的有限光谱宽度。具有有限光谱宽度的光源，它所发出的光可看作许多不同波长的单色光成分的组合，每个单色成分产生各自的干涉图样。当光程差从零开始增大时。因波长不同，各单色条纹图样之间的相对位移不断增大，它们按强度叠加的结果，使合成的干涉条纹的对比度下降。在光频波段里，通常认为∆λ～lnm量级的谱线单色性较差；∆λ～0.0lnm量级时单色性已较好。干涉条纹的反衬度与光源谱宽相联系，是由相应程序生成的不同线宽对应下的干涉图样，干涉图样条纹反衬度越小。下图是白光干涉时光程差与干涉强度之间关系。可见在0光程差时，干涉强度最大，之后不断减小。

图6 白光干涉时光程差与干涉强度关系

2.迈克尔逊干涉原理

图5迈克尔逊干涉原理图

在干涉仪中，补偿板 G2 的作用是消除分光板分出的两束光Ⅰ和Ⅱ的不对称性。不加

G2时，光束Ⅰ经过G1三次，而光束Ⅱ经过一次。由于G1有一定厚度，导致Ⅰ与Ⅱ有一附加光程差。加入G2后，光束Ⅱ也三次经过同样的玻璃板，因而得到了补偿。

在干涉仪中，补偿板 G2 的作用是消除分光板分出的两束光Ⅰ和Ⅱ的不对称性。不加 G2时，光束Ⅰ经过G1三次，而光束Ⅱ经过一次。由于G1有一定厚度，导致Ⅰ与Ⅱ有一附加光程差。加入G2后，光束Ⅱ也三次经过同样的玻璃板，因而得到了补偿。

设符合相干条件的两束平面波的波函数分别为：

则，得到两个平面波干涉的强度公式

l1和I2分别表示两个平面波单独存在时在考察点P(r)处的强度，第三项余弦函数项即为干涉项。图6是迈克尔逊干涉时利用白光LED 光作为光源时的干涉图，图7是干涉图经过傅里叶变换之后的光谱图。

图6干涉图样 图7做傅里叶变换后得到的光谱

（注：素材和资料部分来自网络，供参考。请预览后才下载，期待你的好评与关注！）

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