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介绍光的极化和相干性现象光是一种波动现象，它在传播过程中常常会发生极化和相干性现象。
在这篇文章里，我将会向大家介绍一下关于光的极化和相干性的相关概念以及它们在实际应用中的作用。
一. 光的极化现象极化是指光波中的电磁波在某一特定方向上产生振动的现象。
当光在通过某些介质时，会发生极化现象。
这种现象可根据电磁波振动的方向进行分类。
一般来说，有两种主要的极化方式：线性极化和圆极化。
1. 线性极化线性极化是指电磁波振动沿着一个特定方向上的极化。
这个方向可以是任何方向。
当光通过一个线性极化器时，只有与它的方向成90度角的方向才能够透过去。
这种现象在太阳眼镜和3D电影中经常表现出来。
2. 圆极化圆极化是一种较为有趣的现象，它指的是电磁波沿着一个特定方向振动，成像一个螺旋状。
这种现象可以分为左旋和右旋。
这种现象在医学成像和光学工业中都有广泛的应用。
二. 光的相干性现象相干性是一种关于光波的强度和频率的概念。
当两个光波是相干的时，它们的波峰和波谷会以完美的对齐方式出现，形成一个稳定的波形。
这种现象在光学测量中常常被用来精确测量长度和重量。
1. 空间相干性空间相干性是指两个垂直放置的光源所产生的光波之间的相干性。
当这些光波相遇时，它们相互干涉，形成新的光相干波。
这种现象经常用于干涉测量和激光器的制造工业。
2. 时间相干性时间相干性是指同一个光源发射出的两个光波之间的相干性。
当这些光波相遇时，它们也会相互干涉，形成新的光相干波。
这种现象在数字通信和激光干涉仪等领域有着很广泛的应用。
总之，光的极化和相干性现象对于现代科技的发展和应用有着重要的作用。
通过深入了解其中的原理和特点，在实际工作中才能更好地应用这些现象，创造更多的新技术和新应用。
1.3 什么是时间相干性和空间相干性？怎样定义相干时间和相干长度?时间相干性：光场中同一空间点在不同时刻光波场之间的相干性，描述的是光束传播方向上的各点的相位关系，与光束单色性密切相关。
空间相干性：光场中不同的空间点在同一时刻的光场的相干性，描述的是垂直于光束传播方向的平面上各点之间的相位关系，与光束方向性密切相关。
相干时间t c，即光传播方向上某点处可以使不时刻光波场之间有相干性的最大时间间隔。
相干长度L c指的是可以使光传播方向上两个不同点处的光波场具有相干性的最大空间间隔。
二者实质上是相同的。
L c=t c∙c=C∆ν1.4 为使He-Ne激光器的相干长度达到1Km，它的单色性∆λ/λ0应是多少？L c=C∆ν⁄=1Km ∆ν=3×105Hz∆λλ0=∆νν0=∆νc∙λ0=6.328×10−112.3 如果激光器和微波激射器分别在λ=10μm、λ=500nm和ν=3000MHz输出1W连续功率，问每秒从激光上能级向下能级跃迁的粒子数是多少？W=Pt=nhν当λ=10μm时， ν=cλ=3×1013Hz n=5.03×1019当λ=500nm时，ν=cλ=6×1014Hz n=2.51×1018当ν=3000MHz时，n=5.03×10232.4 设一对激光能级为E2和E1(f2=f1),相应频率为ν（波长为λ），能级上的粒子数密度分别为n2和n1，求：（1）当ν=3000MHz，T=300K时n2n1⁄=？（2）当λ=1μm，T=300K时n2n1⁄=？（3）当λ=1μm，n2n1⁄=0.1时，温度T=？（1）E2−E1=hν=1.99×10−24 J k b=1.38×10−23J K⁄n2 n1=f2f1e−(E2−E1)k b T=0.9995（2）同理得n2n1⁄=1.4×10−21（3）同理得T =6.26×103K2.10 激光在0.2m 长的增益介质中往复运动的过程中，其强度增加了30%。
相干叠加的两光波必须满足的条件相干叠加是指两个或多个具有一致性相位关系的光波相互叠加产生新的光波。
相干叠加可以导致干涉现象的发生，从而产生许多重要的光学效应。
这里我们将讨论相干叠加的必要条件。
两个光波相干叠加的必要条件可以从两个方面来讨论，即时间相干性和空间相干性。
首先，我们来讨论时间相干性的条件。
时间相干性是指两个光波在时间上存在一致的相位关系。
要实现时间相干叠加，必须满足以下几个条件：1.光源的连续性：要实现相干叠加，光源必须是连续的，即光的强度在时间上是连续变化的。
如果光源是间断的或者是脉冲光源，就不能实现相干叠加。
2.光波的光谱宽度：光波的光谱宽度越窄，相干叠加的效果就越好。
这是因为光的频谱宽度越窄，相应的相位差就越小，相干叠加的条件就越容易满足。
3.光波的相干时间：光波的相干时间是指两个光波之间的相位一直保持一致的时间。
如果两个光波的相干时间越长，相干叠加的效果就越好。
相干时间可以通过光波的相干长度来衡量，相干长度越大，相干时间越长。
其次，我们来讨论空间相干性的条件。
空间相干性是指两个光波在空间上存在一致的相位关系。
要实现空间相干叠加，必须满足以下几个条件：1.频率一致性：两个光波的频率必须完全一致，即它们的波长必须相等。
如果两个光波的频率不一致，它们的相位将会随时间的变化而产生不一致的变化，无法实现一致的相位叠加。
2.方向一致性：两个光波必须具有相同的传播方向。
如果两个光波的传播方向不一致，它们的相位差将会随位置的变化而产生不一致的变化，无法实现一致的相位叠加。
3.空间相干面积：空间相干面积是指在这个面积内，两个光波之间的相位关系保持一致。
空间相干面积越大，相干叠加的效果越好。
空间相干面积与两个光波的波前的重叠程度有关，波前的重叠程度越高，空间相干面积越大。
最后，我们还可以提到一些其他的条件，如功率相干性、偏振一致性等。
总体来说，相干叠加的条件是相对严格的，需要满足许多相位关系和相干性的要求。
两列光波相干条件光波相干性是光学中一个非常重要的概念，它描述了两个光波之间的相位关系和干涉现象。
当两个光波在相遇时，它们可以相互干涉并产生干涉图样，这种干涉效应是基于光波的相干性的。
光波的相干性与光源的特性有关，主要与光源的光谱宽度、相干时间、相干长度等参数有关。
光波的相干性条件有许多，其中最重要的是时间相干条件和空间相干条件。
一、时间相干性条件：在某一光学测量过程中，我们通常关心的是光源产生的光波是否相干。
时间相干性是一种描述光波干涉现象的重要特性。
在构成干涉现象的光波中，光波的频率和相位关系的稳定性对光波的相干性起着重要作用。
1. 光波相干的时间尺度：当两个光波的相位关系在时间尺度上是稳定的，它们就具有相干性。
两个光波的相位差改变不超过某一临界值时，如小于或等于波长，则构成相干光。
干涉的一阶条件可表达为：Δt≤(2π/Δω)，其中Δt是相干时间，Δω是光波的频谱宽度。
2. 光波源的光谱宽度：光谱宽度是光波频谱在单位频率范围内具有能量的带宽。
对于一个单色光源（相干长度为无穷大），它的光谱宽度为零。
随着光源发出的光波的频谱宽度越来越大，光波的相干性就越来越差。
如果两个光源的光谱重叠，它们之间将存在干涉现象。
3. 光波的相干时间：光波的相干时间是指光波的相位关系保持稳定的时间。
相干时间是一个重要的指标，它决定了光波干涉现象的观测时间。
对于连续波光源，相干时间等于或小于特定的时间常数T，称为自相关时间。
二、空间相干性条件：空间相干性是光波的相干性另一个重要方面。
光波的波面数目和波前形状的稳定性影响了干涉的发生和形态。
1. 波面数目：波面数目描述了光波前表面上的相位分布情况。
当两个光波的波前相干，即波前上的相位分布情况相对稳定，这两个光波可以干涉。
2. 波前相位的稳定性：当光波的波前相位在空间上保持稳定时，它们具有空间相干性。
波前相位的稳定性可以用相干长度来描述，即波前相位变化不超过临界值（约为波长）。
§3--3时间相干性和空间相干性Temporal Coherence and Spatial Coherence ）一）问题的提出：S 2d 1r 2r 1）单色光入射时，只能在中央条纹附近看到有限的为数不多的几条干涉条纹。
2）单缝或双缝宽度增大时，干涉条纹变得模糊起来。
S 1DX O为什么？二）时间相干性XO S 1S 2d D指由原子一次发光所持续的时间来确定的光的相干性问题--原子发光时间越长，观察到清楚的干涉条纹就越多，时间相干性就越好。
1r 2r 1)两波列的光程差为零（)21r r =可产生相干叠加。
X OS 1S 2d D1r 2r )(12L r r <−能参与产生相干叠加的波列长度减小干涉条纹变模糊了！P若是明纹，则明纹不亮；若是暗纹；暗纹不暗原因：XOS 1S 2dD1r 2r )(12L r r ≥−波列不能在P 点叠加产生干涉。
干涉条纹消失了！原因：P此乃高干涉级条纹看不清或消失的原因之一L<δ结论：产生光的干涉还须加一附加条件：tc L Δ=L<δ结论：产生光的干涉还须加一附加条件：tc L Δ=E 2E 1E 3tc L Δ=1）波列长度L 又称相干长度。
L 越长，光波的相干叠加长度越长，干涉条纹越清晰，相干性也越好。
注意：2）原子一次发光的时间Δt 称为相干时间。
Δt 越大，相干长度越长，相干性越好，因此用这种原子一次持续发光的时间来描述这种相干性故称为时间相干性。
三）空间相干性S 1S 2d DXOIb光源总是有一定的线度的，当光源线度不大时：从S 和S’发出的光产生的干涉条纹叠加后，仍能分辩清楚明暗条纹。
SS’S 1S 2d DXOIb当光源线度b 较大时：从S 和S’发出的光产生的干涉条纹叠加后，干涉条纹对比度降低，明暗条纹变得模糊。
SS’S 1S 2d DXOI b当光源线度b 增大到某一限度时：干涉条纹消失，S 和S’发出的光的光程差之差差λ/2SS’可见：为了产生清晰的干涉条纹，光源的线度受到一定限度。
〖实验三十六〗光源的时间相干性〖目的要求〗1、观测几种光源的相干长度，加深对光源时间相干性的理解；2、测定汞黄双线的波长差λ∆（用两种方法）；3、测定汞黄双线的线型与线宽δλ（选做），定量认识谱线的线型、线宽δλ和双线波长差λ∆对干涉图各有什么影响。
〖仪器用具〗迈克尔逊干涉仪，He-Ne 激光器，低压汞灯，白炽灯，小孔光阑，扩束透镜，黄干涉滤光片（透过光谱宽度为12nm ，中心波长为578.0nm ），颜色玻璃。
〖实验原理〗用M-干涉仪测量光场的最大光程差时，通常是根据干涉条纹清晰可见的程度来判断的。
干涉条纹的可见度（即衬比度）定义为：max minmax minI I I I γ-=+当光程相等时，条纹最清晰，可见度最大。
缓慢移动1M 镜，增加光程差，条纹的可见度也随之变化，直至干涉条纹最后消失为止，这时条纹可见度为零。
由此可确定光掘的最大光程差max L ∆。
1、准单色光设某一准单色光的中心波长为0λ，谱线宽度为δλ，该准单色光可视为由波长02δλλ⎛⎫- ⎪⎝⎭到02δλλ⎛⎫+ ⎪⎝⎭之间的、连续变化的光波组成。
每一个波长都可产生一套自己的干涉条纹，总强度是δλ波长范围内不同波长的各套干涉条纹的非相干叠加。
当波长为02δλλ⎛⎫- ⎪⎝⎭的()1k +级极大和波长为02δλλ⎛⎫+ ⎪⎝⎭的第k 级极大正好重合时，条纹可见度降为零，看不见干涉条纹。
此时对应的光程差max L ∆叫相干长度。
由此可导出有一定波长范围δλ的光，能够形成干涉条纹的条件是：()max 00122L L k k δλδλλλ⎛⎫⎛⎫∆≤∆=+-=+ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭可得：200max k L λδλλδλ=∆=从以上两式可见：δλ越小，光源单色性越好，k 就越大，所能观察到的干涉条纹级数就越多，相应的max L ∆也就越大，相干长度就越长。
由光源的相干长度，可求出光源的相干时间max 0L t c c λδλ∆==2、双线结构的光光源发出的光含有波长1λ和2λ，且211λλλλ-=∆ 。
