时空相干性

109光源的时间相干性和空间相干性对干涉、衍射现象的影响

摘要：光波作为一种概率波，其波动性已早已为我们所熟知，并且基于其波动特性的干涉和衍射现象已用于科学研究和生产实践的各个领域。因此，提高光波的相干性对充分利用干涉和衍射现象具有重要意义。光波的相干性与光源的性质有着密切的联系，因此搞清楚光源的时间相干性和空间相干性具有重要意义。

关键词：时间相干性；谱线宽度；空间相干性

正文：

光源的时间相干性体现为其单色性，即所发射光子频率的离散程度。其具体数值指标为谱线宽度，其值越小说明发射光子频率的离散程度越小，光源的单色性越好，其时间相干性越好。普通单色光源的谱线宽度的数量级为千分之几纳米到几纳米，而激光的谱线宽度只有nm,甚至更小，因此，激光的相干性要远远优于普通单色光源。也正是基于激光的强相干性，光学全息技术、非线性光学、激光制冷技术、原子捕陷等近代物理技术才获得了快速的发展。并且，多光子吸收等在普通单色光源下不可能发现的现象也在激光出现后被发现，极大地促进了人们对原子更为精系结构及能级跃迁机理的认识。

光源的空间相干性体现为光源的大小对相干性的影响。由于从普通光源的不同部位发出的光是不相干，因此光源的大小必然影响到其相干性。其具体临界数量关系式为：bd=R,其中为单色光的波长，R为光源与衍射孔的距离，b为光源的宽度，d为衍射孔的距离。当d,R, 固定时，光源的宽度b必须小于R/d,才可以在衍射屏上观察到干涉条纹。同样，当b,R,固定时，d必须小于R/b,称该值为相干间隔，以此来衡量光源的空间相干性。由于激光光源各处发出的光都是想干的，所以激光光源的光场相干间隔的限制，这也是激光具有强相干性的原因之一。迈克尔逊侧性干涉仪巧妙地利用了空间相干性原理来测得恒星的角直径，便是利用空间相干性的典型例子。

在光栅光谱仪的实验中，减小光入射缝的宽度实际上是相当于减小了b，从而提高了光源的空间相干性，故得到原子光谱的谱线更加精细，体现在电脑图谱上就是突起变得更加尖锐。

目 录

引言 ................................................................1

1光源时间相干性的概述及其理论分析 ..................................1

1.1干涉条纹的对比度 ................................................1

1.2光源单色性 ......................................................2

1.3时间相干性 ......................................................2

2实验原理 ..........................................................3

2.1光源相干长度、相干时间的测量原理 ................................3

2.2波长的测量原理 ..................................................5

2.3钠灯D双线（D1、D2）波长差的测量原理 ...........................6

3实验设计与方案 ....................................................7

3.1各种光源干涉条纹的调节及与相干长度、相干时间的测量 ..............7

3.2实验数据记录及处理 .............................................10

结束语 .............................................................12

参考文献 ...........................................................13

浅析光的时间相干性及在实验中应注意的问题

目 录

中文摘要

Abstract

引言……………………………………………………………………………………… 1

1.光的相干……………………………………………………………………………… 1

1.1干涉条纹的对比度………………………………………………………………… 1

1.2 空间相干性………………………………………………………………………… 1

1.3 时间相干性………………………………………………………………………… 2

2.迈克尔孙干涉仪……………………………………………………………………… 5

2.1迈克尔孙干涉仪装置……………………………………………………………… 5

2.2迈克尔孙干涉仪原理……………………………………………………………… 5

3.应用…………………………………………………………………………………… 5

3.1用迈克尔逊干涉仪测量汞相干长度……………………………………………… 7

3.1.1实验方法………………………………………………………………………… 8

3．1.2数据记录………………………………………………………………………… 8

3.1.3 实验结果………………………………………………………………………… 9

3.2用迈克尔逊干涉仪测量钠相干长度………………………………………………… 9

3.2.1 实验数据结果…………………………………………………………………… 9

致谢……………………………………………………………………………………… 10

参考文献………………………………………………………………………………… 10

浅析光的时间相干性及在实验中应注意的问题

1 引言

虽然光学是物理学中最古老的一门基础学科，但是在当前科学研究中依然活跃，具有很强的生命力和研究价值。从十七世纪开始，人们发现彩色的干涉条纹并开始对其进行观察研究，一直以来以光的直线传播观念为基础的光的本性理论动摇了，从此开始进入了光的波动理论的萌芽期。十九世纪初，波动光学初步形成，产生了很多一系列的干涉方面的理论，光源的时间相干性概念也就是此刻被提出并引入了干涉理论当中去的。

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时空基线对D—InSAR相干性影响分析

作者：王天祥 王凯 马金辉

来源：《科技视界》2015年第14期

【摘 要】基于InSAR技术发展而来的D-InSAR技术是当前地表形变监测领域的前沿技术，该技术具有全天时全天候成像以及基于面状观测等优势，在地震形变场监测、滑坡监测、城市地表沉降监测等方面应用广泛，然而也面临时间失相关，空间失相关，大气延迟效应等瓶颈问题，影响其获取地表形变的精度、限制了D-InSAR技术的广泛应用。本文介绍了D-InSAR技术基本原理，利用大量数据进行仿真实验，对空间基线和时间基线对相干性的影响进行了验证分析，初步建立了根据时间基线和空间基线估算干涉像对相干性的数学模型，并进行了验证，获得了较好的效果，对如何选择主辅影像，提高干涉质量具有指导意义，对D-InSAR技术在地表变形监测中的广泛应用具有很好的实际意义。

【关键词】D-InSAR；基线；相干性；地表形变监测

【Abstract】D-InSAR technology which based on the development of InSAR is a frontier

technology in the field of land deformation detection， with advantages of working all the time and

under any weather conditions. It could be widely used in earthquake monitoring， landslide

monitoring and the urban subsidence. However， D-InSAR faces the constraints of the decorrelation

because of time interval， baseline and atmospheric effects， which affects its precision for the