时间相干性 光的干涉应用

1、由于大学物理期中网络考试后半段并发访问人数由于大学物理期中网络考试后半段并发访问人数很集中，各班级有部分同学由于各种原因没有来得很集中，各班级有部分同学由于各种原因没有来得及参加网考，故面上各班级及参加网考，故面上各班级大学物理网考的时间向大学物理网考的时间向后延长。后延长。暂定即日起为系统维护和整理时间，暂定即日起为系统维护和整理时间，网考时间从网考时间从11月月20号晚间号晚间23点起后延点起后延8天天。大学物理教学中心大学物理教学中心2014/11/16网考延期通知网考延期通知1时间相干性时间相干性相干长度与相干时间相干长度与相干时间2光的干涉应用光的干涉应用等厚条纹的应用等厚条纹的应用

2、迈克耳逊干涉仪迈克耳逊干涉仪一一.光的非单色性光的非单色性准单色光、谱线宽度准单色光、谱线宽度 0 oII0I0 /2 谱线宽度谱线宽度 Ei+1 Ei+1Ei Ei5时间相干性时间相干性二二.非单色性对干涉条纹的影响非单色性对干涉条纹的影响Ix012345 o + (/2) 0 - (/2)0123456合成光强合成光强I)dD(x M m)2)(1( m)2( m长波干涉的最大级次：长波干涉的最大级次：m相应光程差：相应光程差： M三三.相干长度与相干时间相干长度与相干时间1.相干长度相干长度两列光两列光能发生干涉的最大光程差能发生干涉的最大光程差 2 mM就是相干长度就是相干长度 M产生

3、干涉的有效长度产生干涉的有效长度2波列长度波列长度 cM 光通过相干长度所需时间光通过相干长度所需时间3.相干时间相干时间 M erR平晶平晶平凸透镜平凸透镜 o6应应用用一一.等厚条纹的应用等厚条纹的应用1.牛顿环及其应用牛顿环及其应用1）原理）原理光程差：光程差：22ne 暗环：暗环：2) 12(22 men222()rRR e 2eR 显微镜显微镜o平凸透镜平凸透镜平晶平晶分束镜分束镜M.S暗环半径暗环半径nmRrm/ 20,1,2enmm 圆环向中心圆环向中心收缩，消失收缩，消失动态：动态：,me 一 定 暗环暗环测测 k、rk+m、rm，知知R，可可得得检验检验透镜球表面质量透镜球表

4、面质量2）牛顿环的应用牛顿环的应用暗纹暗纹标准标准验规验规待测待测透镜透镜 知知，可可得得RnkRrrmkm/22 内疏外密内疏外密nRmrm/) 2/ 1( nkRrrmkm/22 白光源？白光源？ rm 一定一定mnRrrmm4/1 亮环半径亮环半径条纹间距条纹间距例：空气中牛顿环某一明环的直径为例：空气中牛顿环某一明环的直径为3.00mm，它外面，它外面第第5个明环的直径为个明环的直径为4.60mm，R=1.03m，求单色光的波长，求单色光的波长解：解：22/m kmrrkRn 224mkmddkR 22()/(4)m kmddkR 226(4.633.00 )10/ (451.03)

5、nm590 解：解：erR平晶平晶平 凸平 凸透镜透镜 oL fPor环环B en n n n i rACD21Siii 条纹形状条纹形状内疏外密同心环内疏外密同心环同左同左成像位置成像位置凸透镜面上凸透镜面上无穷远（焦平面）无穷远（焦平面）中心斑的级次中心斑的级次最小最小最大最大2sin2222 inne动态动态收缩，消失收缩，消失外扩，涌出新环外扩，涌出新环例：白光照射，比较牛顿环和等倾条纹的条纹形状、成例：白光照射，比较牛顿环和等倾条纹的条纹形状、成像位置、暗环中心斑的级次、动态。像位置、暗环中心斑的级次、动态。 环环,me 一一 定定2.劈尖劈尖的应用的应用根据条纹间隔根据条纹间隔测波

6、长、折射率，小角度测波长、折射率，小角度)2( nL 测测细小直径、厚度、微小变化细小直径、厚度、微小变化)2/( ne 等厚暗纹等厚暗纹待测工件待测工件平晶平晶表面不平度表面不平度中部有凸起中部有凸起例：例：1) =589.3nm.L=0.500mm 求求 h 2)判断判断A和和B的长短的长短h待测待测标准标准平晶平晶AB平台平台d=5.00cm解：解：1）)2( nL )2( L (2 )hddL m29.5 2）轻压轻压B，条纹间距增加，条纹间距增加，B比比A长长反之，反之，A比比B长。长。二二迈克耳逊干涉仪迈克耳逊干涉仪1.仪器结构、光路仪器结构、光路2.工作原理工作原理（空气）薄膜干

7、涉（空气）薄膜干涉M 1 M2M 1、M2有小夹角有小夹角十字叉丝十字叉丝等厚条纹等厚条纹M 122 11 S半透半反膜半透半反膜等倾条纹（同心圆环）等倾条纹（同心圆环）等厚条纹等厚条纹n1 十字叉丝十字叉丝等倾条纹等倾条纹M2M1G1G2E3测量量：测量量：dn 2 M 122 11 S半透半反膜半透半反膜M2M1G1G2EM1平移平移 d 的的光程差：光程差：等厚：等厚： N 4.迈克耳逊干涉仪的应用迈克耳逊干涉仪的应用等倾：等倾：等倾条纹等倾条纹测测 中心涌出（湮没）中心涌出（湮没）N 个斑个斑干涉条移过干涉条移过N 条条等厚条纹等厚条纹测介质测介质n1 或介质厚度或介质厚度e den1

8、 十字叉丝十字叉丝等倾条纹等倾条纹十字叉丝十字叉丝等厚条纹等厚条纹 aen 12M1平移距离平移距离 d薄膜厚度变化薄膜厚度变化a为实数为实数例：用钠黄光（例：用钠黄光（ 1= 589.0nm, 2=589.6nm）照射迈氏干涉仪）照射迈氏干涉仪（n0=1)，当，当M1一直往前移动时，反射条纹周期性变为清晰和模一直往前移动时，反射条纹周期性变为清晰和模糊，计算在干涉条纹相邻两次为清晰之间，糊，计算在干涉条纹相邻两次为清晰之间，M1 移动的距离移动的距离 d解：解： 清晰：清晰：模糊：模糊：两波长的两波长的光光亮纹重叠亮纹重叠两波长的两波长的光光亮纹和暗纹亮纹和暗纹重叠重叠清晰时的光程差清晰时的光程差112 md 22 m 221122 dmdm 下一个清晰