波阵面分割的其它干涉实验

波阵面分割的其它干涉实验一、菲涅耳双面镜干涉实验ABCM1M2点光源屏1屏幕上O点在两个虚光源连线的垂直平分线上，屏幕上明暗条纹中心对O点的偏离明条纹中心的位置暗条纹中心的位置2EE`MNss1s2dBCp二、菲涅耳双棱镜干涉实验屏幕上O点在两个虚光源连线的垂直平分线上。它们也是分波前双光束干涉，是不定域干涉。3三、洛埃镜实验KP为一背面涂黑的玻璃片，从狭缝S1射出的光，一部分直接射到屏幕M上，另一部分经过玻璃片反射后到达屏幕，反射光看成是由虚光源S2发出的，S1、S2构成一对相关光源，在屏幕上可以看到明、暗相间的干涉条纹。4当屏幕M移至P处，从S1、S2到P点的光程差为零，但是观察到暗条纹，验证了反射时有半波损失存在。原因：当光从光疏介质射向光密介质时，反射光的相位发生了π突变，或者反射光产生了λ/2附加的光程差，即“半波损失”。解释：光的电磁理论（菲涅耳公式）可以解释半波损失。

由于半波损失的存在，洛埃镜的明暗纹恰好与杨氏双缝相反。当光从光疏媒质射到光密媒质并在界面上反射时，反射光有半波损失。5半波损失当光从折射率大的光密介质，入射于折射率小的光疏介质时，反射光没有半波损失。(2)当光从折射率小的光疏介质，正入射或掠入射于折射率大的光密介质时，则反射光有半波损失。6媒质1光疏媒质媒质2光密媒质n1n2折射波反射波入射波

光在垂直入射（i=0）或者掠入射（i=90°）的情况下，如果光是从光疏媒质传向光密媒质，在其分界面上反射时将发生半波损失。折射波无半波损失。若n1<n27情况1：n1<n2<n3

有有没有情况2：n1>n2>n3

无无没有产生半波损失的条件：光从光疏介质射向光密介质，即n1<n2；半波损失只发生在反射光中；对于三种不同的媒质，两反射光之间有无半波损失的情况如下：8情况3：n1<n2>n3

有无有情况4：n1>n2<n3

无有有n1<n2<n3无n1>n2>n3无n1<n2>n3有n1>n2<n3有9第四节干涉条纹的可见度干涉场某点附近干涉条纹的可见度定义为：它表征了干涉场中某处条纹亮暗反差的程度。所考察位置附近的最大光强和最小光强10所以11影响干涉条纹可见度的主要因素是两相干光束的振幅比、光源的大小和光源的非单色性。一、两相干光束振幅比的影响两光波振幅相差越大，K越小。设计干涉系统时应尽可能使K=1，以获得最大的条纹可见度。12二、光源大小的影响和空间相干性实际光源总有一定的大小，称为扩展光源。它可看成是许多不相干点源的集合。每个点光源，在干涉装置中都形成一对相干点光源。各对相干点光源在干涉场产生各自的一组条纹。各点光源有不同位置，各组条纹相互间产生一定的位移。暗条纹的强度不再为零，条纹可见度降低。当光源大到一定程度时，可见度甚至可以下降到零，观察不到干涉条纹。13（一）条纹可见度随光源大小的变化将扩展光源分成许多强度相等、宽度为dx’的元光源，每一光源到达干涉场的强度为I0dx’，则位于宽度为b的扩展光源S’S”上的c点处的元光源，在屏平面x上的P点形成干涉条纹的强度为分别是从c点到P点的一对相干光在干涉系统左右方的光程差。14类似有或其中━相干孔径角S1S2d到达干涉场某点的两条相干光束从实际光源出发时的夹角。15宽度为b的整个光源在x平面P点处的光强为为干涉条纹的可见度图见书16第一个K=0值对应称条纹可见度为零时的光源宽度为光源的临界宽度，记为bc是求解干涉系统中光源的临界宽度的普遍公式17在实际工作中，为了能较清晰的观察到干涉条纹，通常取该值的1/4作为光源的允许宽度bp，此时条纹可见度为K=0.9。18（二）空间相干性光源大小与相干空间（干涉孔径角）成反比关系给定一个光源尺寸，就限制一个相干空间。图P22219应用举例1.测遥远星体的角直径：bdB星体考虑到衍射的影响，有使d=d0则条纹消失202.屏上条纹消失时，反射镜M1M4间的距离就是d0，测猎户星座角直径nm测得得M1M2M3M4屏测星干涉仪λλ21三、光源非单色性的影响和时间相干性（一）光源非单色性的影响1.理想的单色光、2.准单色光、谱线宽度

准单色光：在某个中心波长（频率）附近有一定波长（频率）范围的光。谱线宽度：0oII0I0/2谱线宽度220123456012345Ix-(/2)+(/2)合成光强实际使用的单色光源都有一定的光谱宽度

范围内的每条谱线都各自形成一组干涉条纹，且除零级以外，相互有偏移，各组条纹重叠的结果使条纹可见度下降23对于谱线宽度为的单色光，干涉条纹消失的位置满足与该干涉级kc对应的光程差c，就是实现最大光程差光的单色性（即的宽度）决定了能产生清晰干涉条纹的最大光程差相干长度波列长度就是相干长度24要使两束光产生干涉，两束光的最大光程差。相干长度可发生干涉不能发生干涉普通光源的相干长度较小，只有几毫米到十几个厘米，而激光的相干长度从十几米到几十公里，且激光的相干性很好。25（二）时间相干性光波在一定的光程差下能发生干涉的事实表现了光波的时间相干性。把光通过相干长度所需的时间称为相干时间。把同一光源在相干时间内不同时刻发出的光，经过不同的路径相遇时能够产生干涉，称这种相干性为时间相干性。频率带宽越小，相干时间越