第2章光的干涉2(分波面多光束对比度)_314307478.
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1、1一一.典型装置典型装置 多缝多缝 （等间距的平行缝）（等间距的平行缝） 元件元件-光栅光栅abbaL观察屏观察屏f光栅常数光栅常数badab透光宽度透光宽度不透光的宽度不透光的宽度多缝多缝2.3 分波面法多光束干涉分波面法多光束干涉 光栅光栅2相干光束和光程差相干光束和光程差oP副光轴副光轴衍射角衍射角单色平单色平行光正行光正入射入射L观察屏观察屏f相邻光线的光程差相等相邻光线的光程差相等d等于等于sind3 场点场点P的振动应是的振动应是： N个（缝数）同频率个（缝数）同频率 同振幅的同振幅的 同振动方向同振动方向 相邻光线的相位差相同的相邻光线的相位差相同的 S.H.V.的合成的合成si
2、nd相邻光线的光程差：相邻光线的光程差：对应的相位差：对应的相位差：sin2d43）) 12(kN, 2, 1, 0kRA2次极大次极大（多光束干涉的理论基础）（多光束干涉的理论基础）1）2k, 2, 1, 0kaNaA aa主极大主极大 A2）2kNNk , 0的倍数的整数的倍数的整数0A极小极小5sin2d二二. .强度分布强度分布 ( ( N 个缝个缝 ) )2, 1, 0sinkkd 主极大主极大2, 1, 02kk正入射的光栅方程正入射的光栅方程022INAI由上两式得由上两式得主极大的强度主极大的强度60IIsin2Nkdsin0ddd2d2主极大分布图主极大分布图7badkf不同
3、衍射角处的主极大不同衍射角处的主极大8 极小极小整整数数 的的整整数数倍倍的的NkkN, 02Nkdsinsin2d由上两式得相邻光线光程差为由上两式得相邻光线光程差为90k 0 级主极大级主极大Ndksin1第一个极小第一个极小Ndk2sin2第二个极小第二个极小NdNNk1sin1第第 N-1个极小个极小NdNNksin 1 级主极大级主极大相邻两个相邻两个主极大之主极大之间有间有 N-1个个极小极小整整数数 的的整整数数倍倍的的NkNkd, 0sin10 次极大次极大 两个极小之间有一个次极大两个极小之间有一个次极大 两个主极大之间有两个主极大之间有 N-2个次极大个次极大只考虑多光束干
4、涉的光强分布只考虑多光束干涉的光强分布如如 N= =5缝数愈多缝数愈多主极大愈强主极大愈强0IIsin2N0ddd2d211思考：思考： 在一张图上定性画出在一张图上定性画出N=2和和N=4的干涉花样的干涉花样图图 总结相同之处和不同之处总结相同之处和不同之处 说明理由说明理由如果如果 N 主极大强度主极大强度N2 亮亮 两个主极大之间的极小个数两个主极大之间的极小个数 N - 1 主极大的宽度变主极大的宽度变 窄窄当当 N 趋于趋于 时时 主主极大极大又窄又亮又窄又亮0IIsin0ddd2d212缝宽：缝宽：0.05mm 缝距：缝距：0.15mm 缝长：缝长：6.0mm3 4 6 8缝缝夫琅
5、禾费衍射图夫琅禾费衍射图13汞的光栅光谱汞的光栅光谱分波面法分波面法结束结束14一一. .光束比对条纹对比度的影响光束比对条纹对比度的影响12IIR 条纹对比度：条纹对比度：minmaxminmaxIIII2121min2121max22IIIIIIIIIIRR122.4 干涉条纹的对比度干涉条纹的对比度光束比光束比光束比光束比光源的宽度光源的宽度光源的非单色性光源的非单色性15对比度好对比度好 ( )21II I Io o 2 2 - -2 2 4 4 -4-4 4 4I I1 1对比度差对比度差 ( )21II I II ImaxmaxI Iminmino o 2 2 - -2 2 4 4
6、 -4-4 01minIR要求缝要求缝宽相等宽相等11R即即RR121116二二. . 光的非单色性光的非单色性 相干长度相干长度1.理想的单色光理想的单色光 、 2.准准单色光单色光 谱线宽度谱线宽度 准准单色光单色光：在某个在某个中心波长（频率）中心波长（频率）附附近有一定近有一定波长（频率）范围波长（频率）范围的光的光 谱线宽度谱线宽度： 0 oII0I0 /2 谱线宽度谱线宽度)cos(kxtA0 x单色单色无限长无限长波列有限长波列有限长17自然自然线线宽（波粒二象性）宽（波粒二象性）hEEji3. 造成谱线宽度的原因造成谱线宽度的原因多普勒增宽（热运动）多普勒增宽（热运动） T碰撞
7、增宽碰撞增宽 （热运动）（热运动） p ，T v ，一一定定 )(Tpz EjEi Ei Ej184. 非单色性的影响非单色性的影响2020以双缝为例以双缝为例dDxkdDxk复色光入射复色光入射同一级同一级 波长波长长长的的远离中心远离中心相邻条纹间距相邻条纹间距 波长波长愈长愈长 宽度宽度愈宽愈宽 0 oII0I0 /2 谱线宽度谱线宽度19x200200k2 k3 k2020注意注意:波长范围是波长范围是 0/2I合成光强合成光强20200max相干长度相干长度)2()2)(1(00kk能看到干涉的能看到干涉的最大光程差最大光程差0k反映了光源的相干性反映了光源的相干性2k3k2020与
