第 4 章 干涉装置与光埸时空相干性 激光.pdf

第4章干涉装置与光场时空相
干性激光激光






e概述e儿种典型装置e散斑干涉
e两点说明。干涉条纹的变动@点源位移
个汀个汀个
e概述
本章将在第2章光波干涉引论的基础上,介绍一些典
型的干涉装置和干涉仪及其实际应用,并结合实际干涉装
置,闸述两个重要概念,即光场的空间相干性和光场的时间
相干性,相应地导出两个反比律公式,以定量地反映光场的
时空相干性.
为了消除普通光源发光随机性所引起的场点相位无
206
规跃变的影响,以保证场点相位差的稳定性,通常的办法是
借助光学系统,将点源发出的一列光波分解为二,使其经过
不同途径后,
点源,故它们频率相同,相位差稳定,且存在振动方向一致的
平行分量,从而满足相干条件,在交叠区中出现稳定的可观
测的干涉场.
使一波列先分解后交叙的方法有两种

前在横向分为两部分,使其分别通过两个光学系统,经衍
射,反射,折射或散射而实现交叠,
实验是这类分波前干涉装置的典型代表.
2分振幅法divisionofamplitude,让一李光投射到
由透明板制成的分束器,光能流一部分反射,一部分透射,再
通过反射镜等一类光学元件,
,就

孙干涉仪和多光束干涉仪,也均系分振幅干涉.
207一
e儿种典型装置



*归结为杨氏双孔干涉模型,
条统间距为
针对具体装置去确定等效D、
等效d.
参见书147、148页

208一
e散琴干涉
,镜面上撒有一些粉
未作为散射微粒,在光东照射下,每一散丞一
射点源发出球面波,其一半波前直接向,
上方传播,另一半波前先是向下传播进
人玻璃板,再绅背面镜面反射返回上方

与3,若是在上方用一透镜或用眼睬接一予一
收,
的是,这大量的散射颗粒之间,不仅间距
很小,而且横向位置分布无规,致使这大量的一组组干涉环
之间的相干叠加,退化为非相干叠加,结果使干涉环变得格
外明亮
e两点说明参见书149页
A狭缝光源A衍射效应
e干涉条纹的变动
A泛论,干涉条纹的动态变动常常联系着许多实际应
用一一十涉精密计量.
AL6一条纹分布J6、ALf变化一条纹变动
&A三种因素装置结构变化仁质变化先源
稚动
&定量关系若光程差变化SALJ=MA.

&A判断条纹变动的一般方法或一般原则或国定穸问
;或固定光程差值,看空间点的取
化一一通常跟踪零级条纹如果允许的话
209一

e点源位移
点源0一4,xo
相应,0级移动,0一0,5x
两者定量关系
居,士一=尼+一1
即尼民=7一一小
注意到左右几何结构的相似性,且考虑傍轴近似,有
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人,叉一欠一5一一r鲫
结果8忽x
究竟移过儿根系政看
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一
曰前釜纹问矗不变
210

e概述两个分离点源照明时的部分相干场
s非相干线光源照明时的部分相干场
e光源极限宽度或双孔极限间隔
e面光源照明时的部分相干场
江江江丨出
e概述
干涉装置中所使用的实际光源,不可能是一个理想的
点源,它总有一定的几何线度或面积,人们称其为扩展光源

待扩展光源照明的干涉场将扩展光源看成是大量点源的
集合,其中每一点源造成一组干涉条纹;由于各点源之间发
光的随机性和独立性,彼此为非相干点源,故观测到的干涉
场是那一组组干涉条绞的非相干亚加;一般情况下,这一组
组干涉条纹并不一致,彼此有错位,非相干叠加结果使衬比
度y值有所下降,甚至使y值降为零,即干涉场变为均匀照
明,无强度起伏;个别特殊情况下,那一组组干涉条纹分布竟
完全重合一致,非相干叠加结果不仅不会降低y值,而且使
条纹变得更加清晰明亮,有利于观测计量.
我们如此关注干涉场衬比度y值,是因为一方面y值
具有宝际观测上的意义,试想若由于光源宽度的影响而使
7值降为零,睇里还谈得上什么干涉精