1、4.2 相干光波的条件和产生方法相干光波的条件和产生方法一一一一.光的相干条件光的相干条件光的相干条件光的相干条件 曾得到曾得到光的相干条件光的相干条件(1)频率相同频率相同(2)振动方向不互相正交振动方向不互相正交(3)相位差恒定相位差恒定相互独立的光源及不同频率的光的相干性讨论相互独立的光源及不同频率的光的相干性讨论 文献报道文献报道:20世纪世纪50年代年代 Hg 546.1nm 磁场中分裂为二波长有差磁场中分裂为二波长有差别的两束光发生了干涉；别的两束光发生了干涉；60年代成功地用高速快门拍摄到两个年代成功地用高速快门拍摄到两个红宝石激光器形成的干涉条纹。红宝石激光器形成的干涉条纹。1
2、相干性相干性 时间因子的影响时间因子的影响实矢量波函数实矢量波函数注意：注意：光振动频率极高，光振动频率极高，E 的瞬时值无法测量的瞬时值无法测量某段时间间隔中的某段时间间隔中的平均能流密度平均能流密度光强光强1，234探测仪器响应时间探测仪器响应时间实际观测时间实际观测时间3表明：表明：第三项在观测第三项在观测时间内已经经历了若时间内已经经历了若干次振动干次振动平均值为零平均值为零(1)对其他几项取时间平均对其他几项取时间平均(2)相干条件：相干条件：干涉项不为零干涉项不为零2)1)讨论：讨论：条件条件2)(1)光学光学拍的周期拍的周期可记录到干涉效应可记录到干涉效应看不到干涉现象看不到干
3、涉现象cos 的变化周期为的变化周期为1 和和2 的两简谐波所形成的两简谐波所形成 光学光学拍的周期拍的周期 中中 的变量的变量在时间在时间 中中cos 的变化经的变化经历了许多个周期历了许多个周期要不同频率光波有干涉要不同频率光波有干涉 足够小足够小应用高速快应用高速快门及频率相近的两束光门及频率相近的两束光(2)注意：注意：普通光源保持确定的初相只能在普通光源保持确定的初相只能在在每个在每个 中中 与与 t 无关，只与位置无关，只与位置P有关有关结论：结论：可以认为可以认为 在在 时间中保持为定值，而时间中保持为定值，而在不同的在不同的 序列中在区间序列中在区间 中等几率的随机变化。中等几
4、率的随机变化。在各段在各段 中有干涉条纹中有干涉条纹暂态干涉暂态干涉，不同，不同 中干中干涉条纹随机平移，涉条纹随机平移，平均结果没有干涉现象平均结果没有干涉现象。-暂态干涉暂态干涉比微秒更短比微秒更短结论结论A.干涉问题干涉问题时间域的统计平均：讨论相干条件不能时间域的统计平均：讨论相干条件不能离开观测时间；离开观测时间；B.E1不垂直于不垂直于E2 是干涉项存在的基础；是干涉项存在的基础；C.在在 充分小时，可得到暂态干涉效应，并不要求两充分小时，可得到暂态干涉效应，并不要求两束光频率完全相同和相差完全恒定。束光频率完全相同和相差完全恒定。D.若若 较大，远大于较大，远大于 拍的周期拍的周
5、期 Tb，或光源保或光源保持恒定初相的时间，各暂态干涉效应被匀化而消失。持恒定初相的时间，各暂态干涉效应被匀化而消失。稳定干涉稳定干涉二二二二.干涉条纹的衬比度干涉条纹的衬比度干涉条纹的衬比度干涉条纹的衬比度光强极大光强极大光强极小光强极小条纹衬比度：条纹衬比度：令令利用衬比度利用衬比度 光强：光强：平均光强平均光强1.普通光源的发光特点普通光源的发光特点 随机随机、间歇间歇2.从普通光源中获得相干光的原则从普通光源中获得相干光的原则 从一个原子一次发光中获得从一个原子一次发光中获得 装置的基本特征装置的基本特征一个原子两次发光随机一个原子两次发光随机不相干不相干两个原子同时发光两个原子同时发光也不相干也不相干先分光先分光 然后再相遇然后再相遇3.分波面法与分振幅法分波面法与分振幅法三三三三.相干光的产生方法相干光的产生方法相干光的产生方法相干光的产生方法 分波面法：分波面法：从一次发光的波面上取出几部分从一次发光的波面上取出几部分分割波前再相遇分割波前再相遇满足相干条件满足相干条件相相遇遇区区分束装置分束装置衍射衍射 分振幅法：分振幅法：一束光线中分出两部分，经上下表面反射再相遇使一束光线中分出两部分，经上下表面反射再相遇使能量分割后再叠加能量分割后再叠加薄膜薄膜上表面上表面下表面下表面12分束分束相遇相遇
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