5.5 光源宽度对干涉条纹可见度的影响 空间相干性
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物理光学2008年期末考试题及答案物理光学 试题A题号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 总分 分数第 2 页 (共 13 页)班号 姓名一、解释下列名词(每小题2分,总共20分) 1、复色波的相速度:2、复色波的群速度:3、布儒斯特角:4、临界角:5、光的空间相干性:6、光的时间相干性:7、爱里斑:8、瑞利判据:9、晶体的光轴:10、光的色散:二、简答题(每小题4分,总共40分)1、如图所示,一平面简谐光波沿x方向传播,波长为λ,设x=0点的相位ϕ0=0,写出:(1)沿x轴光波的相位分布ϕ(x);(2)沿y轴光波的相位分布ϕ(y);(3)沿r方向光波的相位分布ϕ(r)。
2、利用布儒斯特定律,可以测定不透明电介质的折射率。
令测得釉质的起偏角为580,求它的折射率。
3、观察尖劈形肥皂液膜所产生的彩色条纹时,为什么膜的上端的光泽变暗彩色消失时预示着肥皂膜即将破裂?4、在牛顿环实验中,平凸透镜的凸面曲率半径5m ,透镜半径为10mm ,在钠光的垂直照射下(λ=589纳米),能产生多少个干涉条纹?5、在杨氏双缝干涉实验装置中,假定光源是单色缝光源,当装置作如下几种改变时,试简单描述屏上的干涉条纹的位置或间距将会怎样变化?(1)将光源向上或向下平移;(2)将整个装置放入水中。
6、单色平面光波波长为500nm ,正入射如图所示的衍射屏上,11r =mm ,2r =,轴上观察点离衍射屏2m ,计算观察点出的光强与入射光之比。
7、什么是光学仪器的像分辨本领?若光的衍射现象完全可以忽略,对理想光学系统成像来说,还存在分辨本领这个问题吗?8、在下图中虚线代表光轴。
试根据图中所画的折射情况判断晶体的正负。
9、简述在KDP晶体的线性电光效应当中,产生 63的纵向运用和横向运用的条件。
10、云和雾为什么是白色?三、光束以很小的角度入射到一块平行平板(如图所示),试求相继从平板反射和透射的头两支光束的相对强度。
设平板的折射率为n=1.5。
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 λ,其中λ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, λ固定时,光源的宽度b 必须小于R λ/d,才可以在衍射屏上观察到干涉条纹。
同样,当b,R,λ固定时,d 必须小于R λ/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。