《大学物理》课程PPT教学课件：第三章 光的干涉（2/3）

§3.5时间相干性 由于谱线宽度的存在,(准)单色光 入射到双缝装置后,不同波长光都形成 自己的干涉条纹,除0级外,其余级次 都将错开,并出现 不同级次的重叠。 重叠处光强 △入/2 是非相干叠加的。 为简单起见,讨论 矩形光强分布的 准单色光。 入-△入/ 入+△/2

1 §3.5 时间相干性 由于谱线宽度的存在，（准）单色光 入射到双缝装置后，不同波长光都形成 自己的干涉条纹，除0级外，其余级次 都将错开，并出现 不同级次的重叠。 为简单起见，讨论 一矩形光强分布的 准单色光。 重叠处光强 是非相干叠加的。   - /2  +/2 /2 I

在波长4-2-2+△2范围内 不同波长的干涉亮纹强度极大值的位置, 按级次排列的情况如下图示:

2 不同波长的干涉亮纹强度极大值的位置， 按级次排列的情况如下图示： 2 ~ 2      +  在波长 − 范围内

∧波长为+2 4A⌒波长为2 (+22)k=0 2 3 kM-1 kM 2 亮成一片 hy-2) k=012 M M+

3 相干长度与谱线宽度的关系： 波长为：λ λ 波长为： 2 Δ+ λ λ 2 Δ kM-1 kM kM kM+1 亮成一片 k=0 k=0 1 1 2 2 3 ) 2 (    + ) 2 (    −

(2△元、k=0 M 2 亮成一片 k=012 2 MM+1 当波长(+△/2)的光对应的k级亮纹 与波长(△/2)的光对应的k+级亮纹 重合时,此后条纹连成一片。 于是有 波程差δn=k(4+)=(kn+12-2) 2 2 考虑到2>△上式经整理得:kn △

4 当波长（+ /2）的光对应的kM级亮纹 与波长（- /2）的光对应的kM+1级亮纹 重合时，此后条纹连成一片。 于是有 波程差 m = ) 2 ) ( 1)( 2 (      = + −  k M + k M 考虑到    上式经整理得：    k M = kM-1 kM kM kM+1 亮成一片 k=0 k=0 1 1 2 2 3 ) 2 (    + ) 2 (    −

△. △ δ=kn(+) △ △>k个→S,↑ Δ越小,单色性越好,干涉条纹对比度 下降越慢,相干性越好(补图)。 δ:两列波能发生干涉的最大波程差, 称为相干长度。 δ越大,相干性越好。 δ:普通单色光只有几mm几cm 激光可达几十~几百km

5  M ：两列波能发生干涉的最大波程差， 称为相干长度。 M越大，相干性越好。          = + 2 M k M ( )   →k M  → M   M：普通单色光只有几 mm~几 cm 激光可达几十~几百 km    k M = 越小，单色性越好，干涉条纹对比度 下降越慢，相干性越好（补图）