清华大学大学物理电磁学课件-09光干涉

1、1波波 动动 光光 学学2 光学是研究光学是研究光的传播光的传播以及以及它和物质相互作它和物质相互作光学通常分为以下三个部分：光学通常分为以下三个部分： 几何光学：几何光学：以光的直线传播规律为基础，以光的直线传播规律为基础， 波动光学：波动光学：研究光的电磁性质和传播规律，研究光的电磁性质和传播规律， 量子光学：量子光学：以光的量子理论为基础，以光的量子理论为基础，研究各种成象光学仪器的理论。研究各种成象光学仪器的理论。是干涉、衍射、偏振的理论和应用。是干涉、衍射、偏振的理论和应用。物质相互作用的规律。物质相互作用的规律。主要主要研究光与研究光与特别特别用用问题的学科。问题的学科。3光光 的

2、的 干干 涉涉（Interference of light）第三章第三章43.1 光源的相干性光源的相干性3.2 双缝干涉及其他分波面干涉实验双缝干涉及其他分波面干涉实验3.3 时间相干性时间相干性3.4 空间相干性空间相干性3.5 光程光程3.6 薄膜干涉（一）薄膜干涉（一） 等厚条纹等厚条纹3.7 薄膜干涉（二）薄膜干涉（二） 等倾条纹等倾条纹3.8 迈克耳孙干涉仪迈克耳孙干涉仪本章目录本章目录53.1 光源的相干性光源的相干性一一. . 光源光源（light source） 光源的最基本发光单元是分子、原子。光源的最基本发光单元是分子、原子。 = (E2-E1)/hE1E2能级跃迁辐射能

3、级跃迁辐射波列波列波列长波列长 L = c62. 激光光源：激光光源：受激辐射受激辐射 = (E2-E1) / hE1 完全一样完全一样E21. 普通光源：普通光源：自发辐射自发辐射独立独立（同一原子先后发的光）同一原子先后发的光）独立独立（不同原子发的光）（不同原子发的光）（传播方向，（传播方向， 频率，频率，相位，相位， 振动方向）振动方向） 7二二. . 光的相干性光的相干性 1. 两列光波的叠加两列光波的叠加光光矢矢量量， EP12r1r2)cos(1101 tEE)cos(2202 tEEP：)cos(021 tEEEE cos2201022021020EEEEE12 , 22022

4、10120EIEIEI ，又又 1 2 E0E10E20 2121/，令令EE cos22121IIIII光光强强干涉项干涉项（只讨论电振动只讨论电振动）8 非相干光源：非相干光源： 0cos I = I 1 + I 2 非相干叠加非相干叠加 完全完全相干光源：相干光源： coscos 相长干涉相长干涉（明）（明） 2，k 2121max2IIIIII （k = 0,1,2） 相消干涉相消干涉（暗）（暗） )12(， k 2121min2IIIIII (k = 0,1,2) 921II 21II I0 2 -2 4 -4 4I1衬比度差衬比度差 (V ，D d （d 10 -4m， D m）波

5、程差：波程差：Dxdddrr tgsin12相位差：相位差：2 P（书（书22.1节）节）12明纹明纹2 , 1 , 0, kdDkxkk 暗纹暗纹 dDkxkk2)1 2(,2)1 2( )12( 条纹间距：条纹间距： dDx x0 xI xr1 r2 xdxD0P13（1）一系列平行的明暗相间的条纹；）一系列平行的明暗相间的条纹； （3）中间级次低，两边级次高；）中间级次低，两边级次高；明纹：明纹： k ，k =1，2（整数级）（整数级）暗纹：暗纹： (2k+1)/2 （半整数级）（半整数级）（4）， x 条纹特点条纹特点：（2） 不太大时条纹等间距；不太大时条纹等间距；白光入射时，白光入

6、射时，0级明纹中心为白色级明纹中心为白色（可用来定（可用来定0级位置），级位置）， 其余级明纹构成彩带，其余级明纹构成彩带，第第2级开始出现重叠级开始出现重叠（某条纹级次（某条纹级次 = = 该条纹相应的该条纹相应的 之值之值） 12rr （书（书P6 例例 22.1）14白光入射的杨氏双缝干涉照片白光入射的杨氏双缝干涉照片红光入射的杨氏双缝干涉照片红光入射的杨氏双缝干涉照片15二二 . . 光强公式光强公式， cos22121IIIII若若 I1 = I2 = I0 ，2cos420 II则则)2sin( d 光强曲线光强曲线k012-1-2I0 2 -2 4 -4 4I0sin 0 /d-

7、 /d-2 /d2 /dx0 x1x21 x2 x16 三三. 干涉问题分析的要点：干涉问题分析的要点：（1）搞清发生干涉的光束；）搞清发生干涉的光束； （2）计算波程差（光程差）；）计算波程差（光程差）； （4）求出光强公式、画出光强曲线。）求出光强公式、画出光强曲线。（3）搞清条纹特点：）搞清条纹特点： 形状、形状、 位置、位置、级次分布、级次分布、条纹移动等；条纹移动等；17 四四. 其他分波面干涉实验其他分波面干涉实验要求明确以下问题：要求明确以下问题：1.如何获得的相干光；如何获得的相干光； 2.明、暗纹条件；明、暗纹条件； 3.干涉条纹特点：干涉条纹特点： 4.劳埃德镜实验说明了什

8、么？劳埃德镜实验说明了什么？重点搞清重点搞清劳埃德镜实验。劳埃德镜实验。形状、形状、间距、间距、 级次位置分布级次位置分布；18一一. . 光的非单色性光的非单色性1.理想的单色光理想的单色光 、 2.准单色光、谱线宽度准单色光、谱线宽度有一定有一定波长（频率）范围波长（频率）范围的光。的光。谱线宽度：谱线宽度：准单色光：准单色光：在某个在某个中心波长（频率）中心波长（频率）附近附近 0 0II0谱线宽度谱线宽度20I3.3 时间相干性时间相干性（temporal coherence）19（1）自然宽度）自然宽度 EjEi Ei 3.造成谱线宽度的原因：造成谱线宽度的原因：（2） 多普勒增宽多

9、普勒增宽（3） 碰撞增宽碰撞增宽hEEji T p ，T v ，一一定定）（ Tpz Ej20二二. 非单色性对干涉条纹的影响非单色性对干涉条纹的影响)2)(1()2( MMkk 设能产生设能产生干涉的最大级次为干涉的最大级次为kM ， Mk - ( /2) + ( /2)合成光强合成光强123456012345x0I又又则应有：则应有：21三三 . . 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（coherent length） 两列波能发生干涉的最大波程差叫两列波能发生干涉的最大波程差叫相干长度。相干长度。 2MMkSS1S2c1c2b1b2a1a2 PS1S2Sc1c2b

10、1b2a1a2P才能才能发生干涉。发生干涉。上图表明，上图表明，波列长度就是相干长度。波列长度就是相干长度。相干长度相干长度能干涉能干涉不能干涉不能干涉只有只有同一波列同一波列分成的两部分，分成的两部分，经过不同的路经过不同的路程再程再相遇相遇时，时， ：中心波长中心波长22普通单色光：普通单色光：激光：激光： nm101013 ： m101013 ： M nm101069 ： km101021： M （实际上，一般为（实际上，一般为10 1 101m）（理想情况）（理想情况）23 McM 光通过相干长度所需时间叫光通过相干长度所需时间叫相干时间。相干时间。2.相干时间相干时间（coheren

11、t length）的长短来衡量的。的长短来衡量的。 光的单色性好，光的单色性好，相干时间相干时间时间相干性也就好。时间相干性也就好。时间相干性的好坏，时间相干性的好坏， 就是用相干长度就是用相干长度M（波列长度）（波列长度）或相干时间或相干时间 （波列延续时间）（波列延续时间）相干长度和相干时间就长，相干长度和相干时间就长，243.4 空间相干性空间相干性（spatial coherence）一一. 空间相干性的概念空间相干性的概念讨论光源宽度对干涉条纹衬比度的影响。讨论光源宽度对干涉条纹衬比度的影响。S1d /2S2RD光源宽光源宽度为度为 bb/2LMN0M0N0LI非非相相干干叠叠加加+

12、1L 1NxI合成光强合成光强Ix合成光强合成光强25dDx xI合成光强合成光强0N x+1L0M0L-1NS1d /2S2RD光源宽光源宽度为度为 b0b0 /2LMN0M0N0LI非非相相干干叠叠加加+1L 1N二二. . 极限宽度极限宽度当光源当光源宽度宽度b增大到某个增大到某个宽度宽度b0时，时，纹刚好消失：纹刚好消失：干涉条干涉条26 )()(1122rrrrRbdd2sin0 22sin DxddD d ：R b0 、d ：b0就称为就称为光源的极限宽度，光源的极限宽度， dDx x / 2+1Lr 1 d0 DR r2r1 r 2单色光源单色光源b0 / 2xLM 220 Rb

13、d其计算如下：其计算如下：此时此时L的的一级明纹一级明纹的极大在的极大在处处2xx 一级明纹：一级明纹：27 dRb 0光源的极限宽度光源的极限宽度0bb 时，才能观察到干涉条纹。时，才能观察到干涉条纹。为观察到较清晰的干涉条纹通常取为观察到较清晰的干涉条纹通常取40bb 有：有：220 Rbd由由28三三. . 相干间隔和相干孔径角相干间隔和相干孔径角1. 相干间隔相干间隔R一定时，一定时，d0 越大，光场的空间相干性越好。越大，光场的空间相干性越好。， dRbb 0由由则要得到干涉条纹，则要得到干涉条纹， bRd 必须必须。令令 bRd 0 相干间隔相干间隔d0bS1S2Rd若若 b 和和

14、 R一定，一定，相干间隔相干间隔d0 是光场中正对光源的平面上能够是光场中正对光源的平面上能够产生干涉的两个次波源间的最大距离。产生干涉的两个次波源间的最大距离。292. 相干孔径角相干孔径角S1S2b 0d0RbRd 00相干孔径角相干孔径角 0 越大空间相干性越好越大空间相干性越好。 在在 0 范围内的光场中，正对光源的平面上范围内的光场中，正对光源的平面上的任意两点的光振动是相干的。的任意两点的光振动是相干的。不受以上限制。不受以上限制。 相干孔径角来代替。相干孔径角来代替。相干间隔也可以用相干间隔也可以用 d0 对光源中心的张角。对光源中心的张角。存在存在条纹亮度条纹亮度和和衬比度衬比

15、度的的矛盾。矛盾。而而激光光源则激光光源则 普通单色光源普通单色光源分波面干涉分波面干涉受到光源宽度的限制，受到光源宽度的限制，30四四. . 相干间隔的应用举例相干间隔的应用举例bdR 星体星体测遥远星体的测遥远星体的角直径角直径 考虑到衍射的影响，有考虑到衍射的影响，有Rb bRd00d 022. 1d 使使d = d0 ，则条纹消失。，则条纹消失。由由，有有利用空间相干性可以利用空间相干性可以31。 m07. 30 d07. 31057022. 190 d 由此得到：由此得到： 测星干涉仪：测星干涉仪：间的距离就是间的距离就是d0。M1M2M3M4屏屏迈克耳孙测星干涉仪迈克耳孙测星干涉仪

16、反射镜反射镜S1S2704. 0rad1023 1920年年12月测得：月测得：利用干涉条纹消失测星体角直径利用干涉条纹消失测星体角直径遥远星体相应的遥远星体相应的d0 几至十几米。几至十几米。迈克耳孙巧妙地用四块反迈克耳孙巧妙地用四块反射镜增大了双缝的缝间距。射镜增大了双缝的缝间距。屏上条纹消失时，屏上条纹消失时，M1M4猎户座猎户座 星星 nm（橙色），橙色），323.5 光程光程（optical path）一一. . 光程光程真空中：真空中： rab2 rab 介质中：介质中：abnr 介质介质2 rab 介质中波长介质中波长 真空中波长真空中波长为方便计算光经过不同介质时引起的相差，为

17、方便计算光经过不同介质时引起的相差，引入光程的概念。引入光程的概念。2 nr ncu/ n nc / 33为介质中与路程为介质中与路程 r相应的相应的光程。光程。这表明，光在介质中传播路程这表明，光在介质中传播路程 r 真空中波长真空中波长中传播路程中传播路程 nr 引起的相位差相同。引起的相位差相同。我们称我们称 nr由此得到关系：由此得到关系：2 光光程程差差相相差差 例例计算图中光通过路程计算图中光通过路程 r1 和和 r2 在在P点的相差。点的相差。 122rnddr dnrr1212 nS1S2r1r2dP和在真空和在真空34二二 . . 透镜不会产生附加光程差透镜不会产生附加光程差

18、 物点到象点（物点到象点（亮点）亮点）各各S acbSFacbABCF acbABCF在干涉和衍射装置中经常要用到透镜，在干涉和衍射装置中经常要用到透镜，光线经过透镜后并不附加光程差。光线经过透镜后并不附加光程差。焦点焦点 F、F 都是亮点，都是亮点，说明各光线在此同相叠加。说明各光线在此同相叠加。而而 A、B、C 或或 a、b、c都在同相面上。都在同相面上。光线之间的光程差为零。光线之间的光程差为零。BF， CF说明说明 AF，各各光线等光程。光线等光程。BF ，CF 或或 AF ，35厚度均匀薄膜在无穷远处的厚度均匀薄膜在无穷远处的等倾条纹。等倾条纹。3.6 薄膜干涉薄膜干涉（film i

19、nterference）（一）（一） 等厚条纹等厚条纹（equal thickness fringes） 薄膜干涉是分振幅干涉薄膜干涉是分振幅干涉。 日常中见到的薄膜干涉：日常中见到的薄膜干涉：肥皂泡上的彩色、肥皂泡上的彩色、雨天地上油膜的彩色、雨天地上油膜的彩色、昆虫翅膀的彩色昆虫翅膀的彩色。 膜为何要薄？膜为何要薄？ 光的相干长度所限。光的相干长度所限。膜的薄、厚是相对的，膜的薄、厚是相对的，与光的单色性好坏有关。与光的单色性好坏有关。普遍地讨论薄膜干涉是个极为复杂的问题。普遍地讨论薄膜干涉是个极为复杂的问题。实际实际意义最大的是意义最大的是厚度不均匀薄膜表面的厚度不均匀薄膜表面的等厚条纹

20、等厚条纹和和36本节讨论不均匀薄膜表面的本节讨论不均匀薄膜表面的等厚条纹。等厚条纹。一一. . 劈尖劈尖（wedge film）（劈形膜）（劈形膜）夹角很小的两个平面所构成的薄膜叫夹角很小的两个平面所构成的薄膜叫劈尖。劈尖。rad101054 ： e n An n ( 设设n n )反射光反射光2反射光反射光1S* 单色平行光单色平行光12 1、2两束反射光两束反射光例如在膜面上（例如在膜面上（A点）点）来自同一束入射光，来自同一束入射光，它们可以产生干涉。它们可以产生干涉。1、2两束反射光两束反射光相干叠加，相干叠加， 就可行成明暗条纹。就可行成明暗条纹。37 反射光反射光1 单色平行光垂直

21、入射单色平行光垂直入射en n nA反射光反射光2(设设n n )所以反射光所以反射光1、2的的明纹：明纹：暗纹：暗纹：321)( = ，kke ，32102)1 2()( = kke 同一厚度同一厚度e对应同一级条纹对应同一级条纹 等厚条纹等厚条纹实际应用中大都是平行光实际应用中大都是平行光垂直入射垂直入射到劈尖上。到劈尖上。程差可程差可简化简化计算。计算。22)( nee考虑到劈尖考虑到劈尖夹角极小，夹角极小，反射光反射光1、2在膜面的光在膜面的光光程差为光程差为在在A点，反射光点，反射光1有半波有半波损失，损失，38条纹间距：条纹间距： eL 又又 en2 nL2 L L eekek+1

22、明明纹纹暗暗纹纹n L 39等厚干涉条纹等厚干涉条纹劈尖劈尖不规则表面不规则表面40白光入射白光入射单色光入射单色光入射肥皂膜的等厚干涉条纹肥皂膜的等厚干涉条纹4122 eRre22 (1)暗环暗环 erR平晶平晶平凸平凸透镜透镜 o二二 . 牛顿环牛顿环 2)12(22 ke(2)暗环：暗环：kkRrk krk 3:2:1:321 rrr krk 条纹间距条纹间距 ，内圈的条纹级次低。内圈的条纹级次低。（k = 0， 1， 2 ）(1)、(2) 第第k个个暗环半径：暗环半径：光程差：光程差：eReRRr 2)(222 42明环半径公式明环半径公式思考思考 平凸透镜向上移，条纹怎平凸透镜向上移

23、，条纹怎 白光入射条纹情况如何？白光入射条纹情况如何？（自己推导）（自己推导）321 ， k 2)12( Rkrk 牛顿环装牛顿环装置简图：置简图：平晶平晶S分束镜分束镜 M显显微微镜镜0平凸透镜平凸透镜.样移动样移动? 透射光条纹情况如何？透射光条纹情况如何？43牛顿环照片牛顿环照片44三三 . 等厚条纹的应用等厚条纹的应用1. 劈尖的应用：劈尖的应用： nL2 测波长：测波长：已知已知、n，测，测 L 可得可得 测折射率：测折射率：已知已知、 ，测，测 L可得可得 n 测细小直径、测细小直径、 测表面不平度测表面不平度h待测块规待测块规 标准块规标准块规平晶平晶等厚条纹等厚条纹待测工件待测

24、工件平晶平晶待测样品待测样品石英环石英环 平平晶晶干涉膨胀仪干涉膨胀仪依据公式依据公式厚度、厚度、 微小变化：微小变化：（书（书P19 例例22.4）（书（书P19 例例22.5）（书（书P159习题习题 3.19）452. 牛顿环的应用：牛顿环的应用： mRrrkmk 22 测透镜球面的半径测透镜球面的半径R 测波长测波长 检验透镜球表面质量检验透镜球表面质量标准验规标准验规待测透镜待测透镜暗纹暗纹 已知已知 , 测测 m、rk+m、rk ，可可得得R 。已知已知R，测出测出m 、 rk+m、rk， 可可得得 。 依据公式依据公式若条纹如图，若条纹如图，说明待测透镜说明待测透镜球表面不规则，

25、且半径有误差。球表面不规则，且半径有误差。一圈条纹对应一圈条纹对应 的的球面球面误差。误差。2 46暗纹暗纹 标准验规标准验规待测透镜待测透镜暗纹暗纹 标准验规标准验规待测透镜待测透镜如何区分如下两种情况如何区分如下两种情况?思考思考47一一. 点光源照明时的干涉条纹分析点光源照明时的干涉条纹分析L fP0 r环环 en n n n rA CD21Siiii光束光束1、2的光程差：的光程差：2 )( ADnBCABnreBCABcos iACADsin iresintg2 2cossinsin 2cos2 rirenrnerninsinsin 得得2cos2 rne 膜厚均匀（膜厚均匀（e不变

26、）不变）又又B3.7 薄膜干涉薄膜干涉 （二）（二） 等倾条纹等倾条纹（equal inclination fringes）48或或明纹明纹暗纹暗纹)(2sin 2222iinne ,3 ,2 , 1,)( kki , 2 , 1 , 0,2)12()( kki 形状：形状：条纹特点：条纹特点：一系列同心圆环一系列同心圆环r环环= f tg i 条纹间隔分布：条纹间隔分布：内疏外密内疏外密（想想为什么？）（想想为什么？） 条纹级次分布：条纹级次分布： e 一定时，一定时， krik 波长对条纹的影响：波长对条纹的影响： kriek 一一定定， kriek一一定定， 膜厚变化时，条纹的移动膜厚变

27、化时，条纹的移动：i相同的光线对应同一条干涉条纹相同的光线对应同一条干涉条纹 等倾条纹。等倾条纹。即即倾角倾角当当k ( k ) 一定时，一定时，i也一定，也一定，L fPor环环iSi12 en nii n49二二 . 面光源照明时，干涉条纹的分析面光源照明时，干涉条纹的分析 只要只要 i 相同，都将汇聚在同一个干涉环上相同，都将汇聚在同一个干涉环上（非相干叠加），（非相干叠加），因而明暗对比更鲜明。因而明暗对比更鲜明。foen n n n 面光源面光源Pr环环ii50观察等倾条纹的实验装置和光路观察等倾条纹的实验装置和光路inMLS f屏幕屏幕 对于观察等倾条纹，没有光源宽度和条纹对于观察

28、等倾条纹，没有光源宽度和条纹衬比度的矛盾衬比度的矛盾 !51等倾条纹照相等倾条纹照相 三三. 应用：应用：增透射膜和增反射膜（书例增透射膜和增反射膜（书例22.6 ）52 9 迈克耳孙干涉仪迈克耳孙干涉仪（Michelson interferometer）一一. 仪器结构、光路仪器结构、光路二二. 工作原理工作原理光束光束2和和1发生干涉发生干涉 若若M 1、M2平行平行 等倾条纹等倾条纹 若若M 1、M2有小夹角有小夹角 等厚条纹等厚条纹十字叉丝十字叉丝等厚条纹等厚条纹2 NdM 122 11 半透半反膜半透半反膜补偿板补偿板反反射射镜镜反射镜反射镜光源光源观测装置观测装置薄膜薄膜则有则有：

29、补偿板可补偿两臂的附加光程差。补偿板可补偿两臂的附加光程差。若若M1平移平移 d 时，时， 干涉条移过干涉条移过N条，条，SM2M1G1G2E5354迈克耳孙干涉仪迈克耳孙干涉仪55迈克耳孙在工作迈克耳孙在工作 迈克耳孙迈克耳孙（A.A.Michelson）因创造精密光因创造精密光学仪器，用以学仪器，用以进行光谱学和进行光谱学和度量学的研究，度量学的研究，并精确测出光并精确测出光速，速，获获1907年年诺贝尔物理奖。诺贝尔物理奖。美籍德国人美籍德国人56全息照相实验、全息照相实验、迈克耳孙干涉仪至今仍是许多光学仪器的核心。迈克耳孙干涉仪至今仍是许多光学仪器的核心。爱因斯坦爱因斯坦赞誉道：赞誉道

30、：“我总认为迈克耳孙是科学中的艺术家，我总认为迈克耳孙是科学中的艺术家，最大乐趣似乎来自实验本身的优美最大乐趣似乎来自实验本身的优美的精湛，的精湛，和所使用方法和所使用方法他从来不认为自己在科学上是个严格的他从来不认为自己在科学上是个严格的专家专家， 事实上的确不是，事实上的确不是，他的他的但始终是个艺术家。但始终是个艺术家。”重要的物理思想重要的物理思想 巧妙的实验构思巧妙的实验构思精湛的实验技术精湛的实验技术 科学中的艺术科学中的艺术许多著名的实验都堪称科学中的艺术，许多著名的实验都堪称科学中的艺术，如：如：吴健雄实验、吴健雄实验、 施施盖实验等等。盖实验等等。57三三. . 迈克耳孙干涉

31、仪的迈克耳孙干涉仪的应用应用 测介质折射率测介质折射率 测量微小位移测量微小位移ln光路光路1中插入待测介质，中插入待测介质，ln)1(2 由此由此可测折射率可测折射率n 。20 以波长以波长 为尺度，可精确到为尺度，可精确到 产生产生附加光程差：附加光程差：M11若相应移过若相应移过 N 个条纹，个条纹， Nln )1(2则应有则应有58用迈克耳孙干涉仪测气流用迈克耳孙干涉仪测气流59 *光学相干光学相干CT断层扫描成像新技术断层扫描成像新技术（CTComputed Tomography） 第二代：第二代： NMR CT核磁共振成象核磁共振成象第一代：第一代： X射线射线 CT 射线射线 C

32、T工业工业CT计算机断层成象计算机断层成象空间分辨率达微米的量级空间分辨率达微米的量级第三代：第三代：光学相干光学相干CTOCT（Optical Coherence Tomography，简称简称OCT）601. 原理原理的光脉冲延迟时间也不同：的光脉冲延迟时间也不同：sm/103228 dncdnts/m108 dt要实现微米量级的空间分辨率（即要实现微米量级的空间分辨率（即 d m），），激光器的脉冲宽度要很小激光器的脉冲宽度要很小1015秒秒 飞秒飞秒m/ s0141 d样品中不同位置处反射样品中不同位置处反射就要求能测量就要求能测量 t 10 -14 秒的时间延迟。秒的时间延迟。数量级估计：数量级估计：样样品品（1）样品样品反射反射光脉冲的延迟时间光脉冲的延迟时间t d 61时间延迟短至时间延迟短至10141015s，电子设备难，电子设备难可利用迈克耳孙干涉仪原理测量。可利用迈克耳孙干涉仪原理测量。 当参考光脉冲和信号光当参考光脉冲和信号光脉冲序列中的某一个脉冲脉冲序列中的某一个脉冲同时同时到达探测器表面时，到达探测器表