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系别 ___________ 班号 ____________ 姓名 ______________ 同组姓名 __________实验日期 _________________________ 教师评定 ______________【实验名称】光源的时间相干性 【目的要求】i)观测几种光源的相干长度，加深对光源时间相干性的理解 ii)测定汞黄双线的波长差Δλ【仪器用具】M ‐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 ），橙色玻璃。
【实验原理】我们知道，原子的发光是连续的、无规则的。
所以，物质发出的有稳定相位差的光波波列是有限长的，非单色的。
所以对于某一确定的谱线，就有一定的谱线宽度δλ，以及使由一列波分裂成的两列波所能够产生干涉的最大光程差ΔL max 。
i)理想单色光。
波列为无限长，当两光速的光程差连续改变时，条纹的可见度不变。
但是并不存在绝对的单色光，只存在接近于单色的光波，称为“准单色光”。
ii)准单色光。
可视为由波长λ0−δλ/2到λ0+δλ/2之间的、连续变化的光波组成。
当波长为λ0−δλ/2的k+1级极大和波长为λ0+δλ/2的第k 级极大正好重合时，条纹可见度降为0。
此时对应的光程差ΔL max 就是所谓相干长度。
由此可以导出有一定波长范围δλ的光，能够形成干涉条纹的条件：max 00(1)()(22L L k k δλδλλλ∆≤∆=+−−+解之得：k λδλ=......................................................................................(0.1) 20maxL λδλ∆=...............................................................................(0.2)系别 ___________ 班号 ____________ 姓名 ______________ 同组姓名 __________实验日期 _________________________ 教师评定 ______________光源的相干时间：2max 0L t c c λδλ∆==........................................................................(0.3)可见δλ越小，单色性越好，所能观察到的干涉条纹越多，相应ΔL max 和t 也就越长。
北京大学物理实验报告光源的时间相干性§1 目的要求1. 观测几种光源的相关长度，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。
3. 测定汞黄线的线性与线宽δλ，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。
§2 仪器用具M–干涉仪，He–Ne激光器，汞灯，白炽灯，小孔光阑，扩束透镜，黄干涉滤片（透过光谱宽度12nm，中心波长为578.0nm），橙色玻璃。
§3 实验原理光源的相干性可用谱线宽度∆λ和最大光程差∆L max来表示，也可用相干长度和相干时间来表示。
通过M–干涉仪产生干涉条纹时，干涉条纹的反衬度（可见度）定义为γ= I max −I minI max + I min式中：I max和I min为干涉条纹相邻强度的最大值和最小值。
当光程相等时，可见度最大，缓慢移动M1镜，则可以改变光程差，条纹的可见度也随之变化。
当条纹彻底消失时，可见度为零，由此确定最大光程差∆L max。
时间相干性的来源：原子的发光是断续的，无规则的，发出的波列也是有限的，非单色的。
对于确定的谱线，就有一定的谱线宽度δλ，以及两波列发生干涉的最大光程差∆L max。
光源的时间相干性问题：（1）理想单色光：波列为无线长，若两束相干光光强相等，即使光程差连续改变，可见度仍为1。
事实上并不存在这种理想单色光。
（2）准单色光：设某一准单色光中心波长为λ0，谱线宽度为δλ。
该准单色光视为有波长(λ0 −δλ/2)到(λ0 + δλ/2)之间，连续变化的光波组成。
每一个波长产生相应的干涉条纹，彼此是不相干的，总强度为不同波长产生干涉条纹的叠加。
当波长为(λ0 −δλ/2)的（k+1）10 0 级波长和波长为(λ0 + δλ/2的第k 级波长正好重合时，条纹的可见度为零。
此时对应的光程差∆L max 叫相干长度。
即下式：可得： ∆L ≤ ∆L max = (k + 1)(λ0 − k = λ0 δλδλ δλ ) =k (λ0+ ) 2 2λ2∆L max = δλ 由上式便可以求出光源的时间相干性：t = ∆L max c λ2 = c δλ（3）双线结构的光：光源发出的光含有波长λ1和λ2，且λ1 −λ2 ≪λ1。
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。
电磁辐射的相干性和光的相干性相干性是指波动过程中波源之间存在一定的关联关系，其特点是波的振幅、相位和频率之间存在确定的关系。
在电磁辐射和光的传播中，相干性起着重要的作用，影响着波的特性和传输的效果。
本文将从电磁辐射的相干性和光的相干性两个方面进行探讨。
一、电磁辐射的相干性电磁辐射是由电磁波组成的，包括电场和磁场。
当多个电磁波同时存在时，它们之间可能存在相位差，这会影响到电磁辐射的相干性。
1. 近场相干性在近场情况下，电磁波在空间中的传播距离相对较短。
此时，如果电磁波的相位差足够小，波的振幅和相位之间将保持一定的关系，即电磁波的相干性较高。
2. 远场相干性在远场情况下，电磁波在空间中的传播距离相对较长。
此时，电磁波的相位差可能会随着传播距离的增加而增大，导致相干性逐渐减弱。
当相位差较大时，电磁波的相干性较低。
二、光的相干性光是一种特殊的电磁辐射，具有自己独特的相干性特点。
光的相干性主要包括空间相干性和时间相干性。
1. 空间相干性空间相干性是指光波在传播中不同位置之间的相干性。
当光波经过狭缝或光栅等物体时，会发生衍射现象，此时光波的相位差可能会发生变化，导致空间相干性的改变。
2. 时间相干性时间相干性是指光波在传播过程中在不同时间点之间的相干性。
光波的时间相干性与光源的特性密切相关。
当光源具有较宽的光谱分布时，代表不同频率的光波可能同时存在，这会导致时间相干性较低。
相反，当光源具有较窄的光谱分布时，光波的频率较为集中，时间相干性较高。
综上所述，电磁辐射的相干性和光的相干性都是描述波动过程中波源之间关系的重要概念。
电磁辐射的相干性主要受到相位差的影响，而光的相干性则包括空间相干性和时间相干性两个方面。
了解和研究相干性对于深入理解电磁辐射和光的特性具有重要意义，对于相关领域的技术和应用有着广泛的影响。
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%。
相干时间计算公式相干时间是一种衡量光的相干性的时间量度，它是指光波在空间上传播一定距离后，其相干性开始减弱的时间。
相干时间的计算公式与光源的频谱宽度密切相关，下面我们就来探讨一下相干时间计算公式的相关内容。
首先，我们需要知道相干性和相干时间的概念。
相干性是光波在传播过程中的波动统计规律，可以用来描述光波的一些重要特性，比如光强分布、干涉等现象。
而相干时间则是光波在空间上传播一定距离后，其相干性开始减弱的时间。
计算相干时间的方法有很多种，其中最常用的是基于光源的频谱宽度计算。
光源的频谱宽度越窄，其相干时间就越长。
因此，计算相干时间的公式需要涉及到光源的频谱宽度。
在光学中，相干时间可以通过以下公式进行计算：τc=1/Δν其中，τc是相干时间，Δν是光源的频谱宽度。
该公式表明，相干时间与光源的频谱宽度成反比例关系，光源的频谱宽度越小，相干时间就越长。
在实际计算中，我们需要先确定光源的频谱宽度，然后带入公式计算相干时间。
光源的频谱宽度可以通过光谱仪等仪器进行测定，也可以通过使用频域干涉仪等方法进行估算。
值得注意的是，相干时间的计算公式只适用于单色光场，对于复杂的非单色光场，计算相干时间需要采用其他方法，比如把复杂光场看做若干个单色光场的叠加，利用叠加原理进行计算。
总之，相干时间是光学中一个重要的指标，它可以用来描述光波的相干性和其他特性，比如光强分布、干涉等现象。
计算相干时间的公式需要涉及到光源的频谱宽度，其计算方法可以通过光谱仪等仪器进行测定，也可以通过使用频域干涉仪等方法进行估算。
当然，在实际应用中也需要注意相干时间计算公式的适用范围，以及复杂光场的处理方法。
〖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-=∆ 。
中文摘要Abstract1光的相干i 1.1 干涉条纹的对比度11.2 空间相干性11.3 时间相干性22.迈克尔孙干涉仪52.1 迈克尔孙干涉仪装置52.2 迈克尔孙干涉仪原理53.5应^用,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,3.1用迈克尔逊干涉仪测量汞相干长度73.1.1 实验方法83. 1.2 数据记录83.1.3 实验结果93.2用迈克尔逊干涉仪测量钠相干长度93.2.1 实验数据结果9至致谢10参考文献10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。
光源的时间相干性是掌握光的干涉和衍射现象的一个很重要的方面，它用相干长度和相干时间来表示。
光源时间相干性主要是与干涉现象中条纹的清晰度有着很大的关联，知道了它们之间内在的影响关系之后，就可以很容易的，通过改变某些条件来得到清晰的对比度较好的条纹，从而便于我们观察，加深认识，也更容易对波动光学理论的基础进行理解跟掌握。
在当今，社会生活中的很多方面都与光的时间相干性有着紧密的联系，在光的时间相干性的基础上运用光的干涉进行精度的评估，如长度的精密测量，及检验工件表面的差异等。
1.光的相干1.1干涉条纹的对比度为了描述两波交叠区域内的干涉条纹的清晰程度，引入对比的概念。
干涉条纹对比定义为I max _ I min "八V ———(1.1)I max +1 min式(1.1)中I max，Jin分别为条纹光强的极大值和极小值。
当I max =0时，V =1，此时条纹的反差最大，对比度最大，干涉条纹最清晰；当I min「max时，V 0，此时条纹模糊，对比度为0,甚至不可辨认，看不到干涉条纹。
光源的相干时间光源的相干时间是指光源发出的光在时间上保持相干性的能力。
相干时间是光学领域中一个重要的参数，它决定了光波传播过程中的相位关系和干涉效应。
在实际应用中，相干时间对于光学器件的设计和光学信号的传输都具有重要的影响。
相干时间的概念最早由法国物理学家费尔马提出，他发现光线在通过透明介质时会发生折射，而不同的波面会在某一点上交汇。
这种交汇使得光线的相位差发生了变化，从而影响了干涉效应。
费尔马定义了相干时间来描述光波的相位关系，即在一定时间内光波的相位差保持不变。
光源的相干时间与光源的频率有关。
频率越高的光源，其相干时间通常会越短。
这是因为高频率的光波振动周期短，相位关系容易受到外界干扰而发生变化。
相干时间可以通过光源的光谱宽度来估计，光源的光谱宽度越窄，相干时间越长。
在实际应用中，相干时间对于光学器件的设计和光学信号的传输都具有重要的影响。
例如，在激光器中，相干时间决定了激光的脉冲宽度，而脉冲宽度又直接影响了激光器的输出功率和频率稳定性。
因此，在激光器的设计中，需要选择具有较长相干时间的光源，以保证激光器的性能。
在光纤通信中，相干时间对于光信号的传输距离和传输速率也具有重要影响。
相干时间较短的光源会导致信号在传输过程中发生衰减和失真，从而限制了光信号的传输距离。
为了提高光纤通信的性能，需要选择具有较长相干时间的光源，并采用相应的调制技术来提高信号的传输速率和稳定性。
除了光源本身的特性，环境因素也会影响光源的相干时间。
例如，温度变化会导致光源的频率发生变化，进而影响相干时间。
因此，在实际应用中，需要对光源的相干时间进行精确的测量和控制，以确保光学器件和光学系统的性能。
光源的相干时间是光学领域中一个重要的参数，它决定了光波传播过程中的相位关系和干涉效应。
相干时间对于光学器件的设计和光学信号的传输都具有重要的影响。
在实际应用中，需要选择具有较长相干时间的光源，并采取相应的措施来测量和控制相干时间，以提高光学系统的性能。
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)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。
光源的时间相干性是掌握光的干涉和衍射现象的一个很重要的方面，它用相干长度和相干时间来表示。
光源时间相干性主要是与干涉现象中条纹的清晰度有着很大的关联，知道了它们之间内在的影响关系之后，就可以很容易的，通过改变某些条件来得到清晰的对比度较好的条纹，从而便于我们观察，加深认识，也更容易对波动光学理论的基础进行理解跟掌握。
在当今，社会生活中的很多方面都与光的时间相干性有着紧密的联系，在光的时间相干性的基础上运用光的干涉进行精度的评估，如长度的精密测量，及检验工件表面的差异等。
1.光的相干1.1干涉条纹的对比度为了描述两波交叠区域内的干涉条纹的清晰程度，引入对比的概念。
干涉条纹对比定义为 minmax min max I I I I V +-= (1.1) 式(1.1)中max I ，min I 分别为条纹光强的极大值和极小值。
当max I =0时，1=V ，此时条纹的反差最大，对比度最大，干涉条纹最清晰；当max min I I ≈时，0≈V ，此时条纹模糊，对比度为0，甚至不可辨认，看不到干涉条纹。
一般的，V 总是在1~0之间。
关于干涉条纹的对比度，影响因素有很多，主要因素有产生干涉的两束光的光强比、光源的大小以及光源单色性的好坏等，本论文就是主要研究每个因素所产生的影响进行讨论。
1.2光源的相干极限宽度 空间相干性在讨论杨氏双缝干涉实验时，假设光源S 宽度很小，可以看作是线光源。
实验表明，随着光源宽度增大，干涉条纹的对比度将下降，当光源宽度达到某一个值时，对比度为零，此时干涉条纹消失。
为什么会出现这种现 ？这是因为任何一个有一定宽度的光源S ，都可以看成有更细的光线光源组成的。
由于光源上不同部位发出的光彼此不相干（激光光源除外），所以每个线光源各自都在屏上产生一组干涉条纹。
这些干涉条纹彼此错开，产生非相干叠加，结果是屏上的条纹变得模糊不清以至消失，条纹的对比度下降为零。
定义干涉条纹的对比度下降为零时，光源的宽度0b 称为光源相干的极限宽度。
光源相干的极限宽度0b 可如下求出，如图1.1 ，射光源到双缝屏G 的距离为B ，光源发出的单色光通过屏上双缝在观察屏E 上形成干涉图样。
光源中心M （表示垂直于纸面的线光源）发出的光线的零级明纹在O 处。
上端T 处的线光源的零级明纹在T O 处，由于当T 处光源的零级暗纹与M 处光源的零级明纹重合时，干涉条纹将消失，若这时光源L 和M 的距离为0b /2，这里的0b 就是光源的相干极限宽度。
图1.2由于光源T 处发出的光，反别经1S 、2S 缝到达观测屏上的O 点满足零级暗条纹条件，若T 到两缝1S 、2S 的距离分别为1r 、2r ，则有=∆L 12r r -=2/λ （1.2.1）由于B>>d 和0b ，由几何关系有B b d d L 2sin 0=≈∆θ （1.2.2） 结合上两式求出光的极限宽度λd B b =0 （1.2.3）当光源宽度0b ，B 值都给定后，可以得到当λ0b B d <,即 宽度为0b 的光源发出的波长为λ的光波，在距离B 处的波前上，横向距离d 小于λ0b B 的子波源1S 和2S 才是相干的。
决定在到波源距离一定的波前上，多大的横向范围内提取的两个子波1S 和2S 满足相干性问题，称为广场的空间相干性问题，而只有满足空间相干才能进行时间相干的实验，即要满足λ0b B d <。
1.3光源的单色性 时间相干性严格的单色光是具有单一频率或波长的简谐波，这样的波的波列长度在实践和空间都是无限的，然而实际光源发出的光波都是有限长的波列。
安傅里叶分析，一个有限长度的波列（又称波包）可视为一系列不同频率、不同振幅的简谐波的叠加。
因此，实际的原子发光不是严格单色光，而是在一定频率（波长）范围内的复色光，称为准单色光。
设一个波列的中心频率为0ν（图1.3.1），定义中心频率两侧，光强度下降到最大强度一般的频率范围为谱线宽度，记为ν∆，ν∆越小表明波得单色性越好(由于λν/c =，谱线宽度还可以有波长范围λ∆表示)。
一定谱线宽度的准单色光，入射到干涉装置上，每一种频率成分都各自产生一套干涉条纹，除了零级条纹外，因波长不同，其他同级的条纹将彼此错开，并发生非相干的重叠。
在重叠处总有光强为各种频率的干涉条纹光强的非相干相加，结果屏上光强分布如图1.3.2所示。
图中数字表示明条纹的级次，上面的曲线为屏上总光强。
由图可见，随着屏上的点x 坐标增大，干涉条纹的对比度减小，当x 增大到某一值以后，对比度下降为零，干涉条纹就消失了。
图1.3.1图1.3.2对于谱线宽度为λ∆的准单色光，若能观察到的最高明纹级次为m k ，于是波长为2/λλ∆+的成分的m k 级明纹与波长为2/λλ∆-成分的（mk +1）级明纹重合。
由于这两成分的光在此时有相同光程差，根据光程差与明纹级次的关系，条纹消失时光程差应满足)1)(2()2(+∆-=∆+m m k k λλλλ （1.3.1） 由上式解得2/λλλ∆-=∆m k ，注意到λλ<<∆，忽略λ∆项，的能观察到干涉条纹最大级次 λλ∆=m k （1.3.2）相应的允许最大光程差 λλ∆=∆2max L （1.3.3）所以，λ∆愈大，即光的单色性愈差，能够观察到干涉条纹的最大级次m k 和最大允许光程差m L ∆就愈小。
只有在光程差小于m L ∆的条件下才能观察到干涉条纹。
定义m L ∆为相干长度，即能观察到干涉条纹条件下允许的最大光程差。
对一定波长的准单色光，波长宽度λ∆越窄（频率宽度ν∆也越窄），单色性越好，其相干长度m L ∆越大。
我们以双缝干涉实验为例，说明相干长度的意义，如图1.3.3，从S 发出的各列波都分成两部分，分别通过窄缝1S 、2S ，然后在观察点P 处相遇，由于原子发光只有同一列波列的两部分才满足相干条件，以a '和a ''，b '和b ''，c '和c ''分别表示同一列波列分成的两部分，只要光程差不大，使得在P 点a '和a ''，b '和b ''……可以相遇（图1.3.3（a ）），就可以观察到干涉现象。
但是，如果光程差太大，以至于a '和a ''，b '和b ''……在P 点彼此错开了（图1.3.3（b ）），不能相遇，干涉条纹就会消失，由此得出：能发生相干的最大光程差就是原子发光一次跃迁发射光波列长度。
因此，相干长度等于波列长度。
图1.3.3光波的波列长度对应着院子每次发光跃迁的持续时间c L /∆=τ，所以相干长度还可以用τ表示，称τ为相干时间，干涉现象受到相干时间的制约的性质称为时间相干性。
光源的单色性越好，相干长度和相干时间越长，光源的时间相干性就越好。
2.迈克尔孙干涉仪迈克尔孙干涉仪的发明起源于19世纪末“以太”的研究。
1881年迈克尔孙为了研究地球表面光的传播速度是否与传播方向有关，把光的干涉原理用于精密测量，巧妙地构思出了著名的迈克尔孙-莫雷实验，发明了以他的名字命名的迈克尔孙干涉仪。
干涉仪是根据光的干涉原理制成的，是近代精密仪器之一，在科学技术方面有着广泛的重要的应用。
2.1迈克尔孙干涉仪装置迈克尔孙干涉仪是利用分振幅法产生双光束实现干涉的仪器。
它的基本结构和光路如图1.4.1所示。
图中S 是单色光源，1M 和2M 是在相互垂直的两臂上放置的、镜面互相垂直的平面反射镜，其中2M 固定，而1M 可以通过精密丝杆控制沿臂轴方向作微小移动。
在两臂相交处放一个与两臂轴各成O45角的半反半透镜1G ,它的作用是将入射光分成振幅接近相等的反射光和透射光，称为分光板。
2G 是和1G 厚度相同的透明玻璃板，其增大1G 透射光光程的作用，称为补偿板。
从光源S 射来的光线由分光板1G 分成透过1G 进入目镜E 。
透射光线1透过2G 射向1M ，经2M 反射后再透过2G ，并由1G 反射进入目镜。
光线1、2来自同一光线，满足相干条件。
由于光线2从分光板中通过3次，而光线1仅通过分光板1次，加上补偿板后，二者到达目镜光程差不致过大，在目镜中可观察到干涉条纹。
图1.4.12.2迈克尔孙干涉仪原理根据镜面成像原理，在观察者看来光线1好像是从1M 的虚像1M '射来的一样，所以在目镜中观察到的干涉条纹，等效于2M 和1M '之间的空间薄膜的干涉条纹，如果1M 和2M 严格地互相垂直，则1M 与1M '严格的互相平行，情况就是前面讨论过的等倾干涉。
如果1M 和2M 不是严格的互相地垂直，则1M 与1M '不是严格的相互平行，而是存在一个夹角，情况类似劈尖干涉，将看到等后干涉条纹.。
在等倾干涉情况下（1M ，2M 严格互相垂直），向右平移1M （等效的与减小空气膜厚度），根据等倾干涉一节中的分析，靠近中心的条纹将一个一个的“陷入”中心，每移动2/λ，就有一个条纹缩小成中心亮斑（原中心亮斑消失一次）。
图1.4.2（a ）就表示等倾干涉情况下空气膜厚度由大变小至零，然后由零逐渐变大，干涉图样的变化情况。
其中中间图对应空气膜厚度等于零的情况，这时中心亮纹充满整个视场，视场内光强均匀分布。
图1.4.2在等后干涉情况下，空气膜厚度由大变小至零，再由零变大，干涉图样的变化如图1.4.2（b ）所示。
其中两侧的图表示空气膜太大时得不到干涉条纹，中间一个图表示2M 和1M '中央相交的情况。
在空气膜厚度允许观察到干涉条纹范围内，向右（向左）平移1M ，减小（增大）薄膜厚度，将观察到干涉条纹从视场中移进或移出，每移动2/λ，就有条纹从视场中移进或移出。
