12.4 平板的双光束干涉.ppt

光的空间相干性 光源的临界宽度 12 4平板的双光束干涉 分振幅法产生干涉的实验装置因其既可以使用扩展光源 又可以获得可见度的干涉条纹 解决了条纹亮度和可见度的矛盾而被广泛地应用 二 平行平板产生的干涉 等倾干涉 由扩展光源发出的一束光经平行平板的上下表面的反射和折射后 将在在无穷远处 或者透镜焦平面上相遇 由于在相遇位置 两束光来自于同一光线SA 因此能够产生干涉现象 并且干涉孔径角 0 光束1和2两者之间的光程差为 如果平板是绝对均匀的 折射率n和厚度h均为常数 则光程差只决定于入射光在平扳上的入射角 1 等倾干涉 具有相同入射角的光经平板两表面反射所形成的反射光 在其相遇点上有相同的光程差 也就是说 凡入射角相同的光 形成同一干涉条纹 产生等倾干涉的装置如图 透镜光轴与平行平板G垂直时 等倾干涉条纹是一组同心圆环 其中心对应 l 2 0的干涉光线 即透镜光轴上 因为光程差越大 对应的条纹干涉级次越高 所以愈接近等倾圆环中心 其相应的入射光线的角度 2愈小 光程差愈大 干涉条纹级数愈高 考虑到半波损失 光程差改写为 光程差 m m 0 1 2 的位置为亮条纹 光程差 m 1 2 的位置为暗条纹 干涉场某一点的干涉强度表示为 条纹角半径 条纹半径对透镜中心的张角 角半径表征了条纹的半径大小平板厚度越大 条纹角半径就越小 条纹半径越小 中心亮条纹 中心暗条纹 条纹半径 条纹的角间距 相邻条纹对透镜中心的张角之差 角间距表征了相邻两条纹之间的距离靠近中心的条纹较疏 离中心越远的条纹约密 里疏外密 较厚的平行平板产生的等倾干涉圆环 其半径要比较薄的平板产生的圆环半径小 愈向边缘 条纹愈密 透射光的等倾干涉条纹 由光源S发出 透过平板和透镜到达焦平面上P点的两支光同样可以产生等倾干涉条纹 不过两束光之间没有附加半波光程差 经平板产生的两支透射光和两支反射光的光程差恰好相差 2 相位差相差 因此 透射光与反射光的等倾干涉条纹是互补的 三 楔形平板产生的干涉 等厚干涉 扩展光源中的某点S0发出一束光 经楔形板两表面反射的两支光相交于P点 产生干涉 其光程差为 在实用的干涉系统中 板的楔角都不大可以近似地利用平板的计算公式代替 光程差应为 h是楔形扳在B点的厚度 2是入射光在A点的折射角 对于一定的入射角 光程差只依赖于反射光处的平板厚度h 因此 这种干涉称为等厚干涉 棱线总处于暗条纹的位置 条纹间距 相邻亮条纹 或暗条纹 间的距离 平板厚度的变化 解释 条纹出现弯曲的原因 干涉条纹的定域与非定域 两个单色相干点光源在空间任意一点相遇 总有一个确定的光程差 从而产生一定的强度分布 并且能够观察到清晰的干涉条纹 这种干涉称为非定域干涉 如果一个单色扩展光源 由于光的空间相干性的影响 在空间任意一点 光源上每一点发出的到达该点的两束光的光程差不同 产生各自的一组干涉条纹 这些干涉条纹之间有相对位移 因此 所观察到的干涉条纹可见度随着观察地点不同而变化 这种干涉称为定域干涉 能够观察到清晰条纹的区域成为定域区 定域干涉是扩展光源的特征 对于特定的装置 如何判断定域或者非定域干涉 定域干涉包括宽展单色光源 复色点光源和宽展肤色光源 单色点光源干涉定域与否判断方法 相遇干涉的两条光线是否是从同一条入射光线中