1、1(1) 热辐射热辐射 (2) 电致发光电致发光 (3) 光致发光光致发光 (4) 化学发光化学发光 能级跃迁能级跃迁波列波列波列长波列长 L = c非相干非相干( (不同原子发的光不同原子发的光) )非相干非相干( (同一原子先后发的光同一原子先后发的光) ).(5) 同步辐射光源同步辐射光源 (6) 激光光源激光光源 受受激激辐辐射射自发辐射自发辐射E E2 2E E1 1h/EE123-5 光的相干性光的相干性(Coherence of light)3-5-1 3-5-1 光源发光机制光源发光机制光源的最基本发光单元是分子、原子光源的最基本发光单元是分子、原子自自发发辐辐射射秒秒810
2、2 普通光源的原子自发发光，各原子相互独立地、 随机地发射光波阵列。不同原子所发出的波列 之间无固定的位相差。每个原子持续发光时间有限,发射的波列有限长杨氏实验离开屏中间越远，干涉条纹越模糊。 不同原子发出的光波之间的相干性 每个原子不同时间发出的光波之间的相干性 时间相干性空间相干性33-5-2 时间相干性时间相干性(Temporal coherence) 原子发出有限长度的波列 平均长度 相干长度相干长度Lc (Coherence length) S1S2PLcr1r2r1-r2图示：光程差和相干长度 干涉条纹出现的条件： 光程差 D 相干长度Lc光程差 Dc = 相干长度Lc时干涉条纹刚
3、刚消失为何用单色光源？4Youngs 干涉中 ： kdLxk亮21kdLxk暗不同波长的条纹错开和 波长差越大，错开越厉害； 光程差越大（干涉级数越高），错开越厉害 红光蓝光x512第k级条纹错开6总光强分布曲线0级1级2级-2级-4级-3级3级-1级4级各个波长光强分布曲线x712I ()图示：光源的连续光谱21x观察到的连续光谱的干涉条纹8条纹刚刚消失时的条件： 条纹错开间距： dLkxxkk12,12dLkD12dLdLkDDkxkdLxk亮第k级条纹错开第k级条纹的位置：条纹周期 错开间距 dL（ ）9DD2kc条纹刚刚消失时的光程差 ： D2cL相干长度 ：线频率c2DDcDcLc另
4、一种形式定义相干时间cLccD1c10D2cL一些常用光源的相干长度一些常用光源的相干长度 光源平均波长线宽D相干长度LcHe-Ne激光633nm10-310-4nm 105mm546nm1nm 0. 3mm白光550nm300nm 1um高压汞灯钠光灯589nm0.6nm 0. 6mm11无干涉条纹S（孔）3-5-3 空间相干性空间相干性(Spatial coherence) S2S1S（单缝）图示：Yongs 实验中狭缝（孔）S的作用 12狭缝S宽度的影响： 1212rrrr 1122PM,rrrrD 光源上不同点形成的干涉条纹相互错开，导致条纹对比度下降 从光源（或狭缝）上不同点发出的光
5、波经S1和S2到达P点有不同的光程差。13 1212PM,rrrrD考虑狭缝宽度时的光程差:dbl ,实验满足近似条件ldbrr212S1S2dr1r2lMNbLdxrr12LPr1r2其中x14M点到P点的光程差： 由M点发出的两光波的干涉亮条纹： kDPM,ldbLdx2P,MD对应于M点的亮条纹的位置： lLbkdLxk2,M零级条纹的位置： lLbx20,M同样对于N点也有： N,2kLLbxkdllLbx20 ,N和15lLbxxOOM0 ,M0 ,NNM、N点条纹错开的距离： lLbx20 ,NlLbx20 ,M其它点的条纹介于M点和N点的条纹之间 零级条纹位置： 16光源：干涉条
6、纹分布：合成光强分布：xx17 杨氏实验中狭缝 S 宽度对干涉条纹的影响演示空间相干性对干涉条纹的影响演示空间相干性对干涉条纹的影响18可见度决定于错开间距OMON与条纹周期的相对大小ldbeOONMdLelLbOOMN和19图示：条纹可见度决定于条纹错开距离和条纹宽度 e 的相对比例ldbeOONMV20 条纹消失时光源宽度b的临界值：（ ） dlbc1NMldbeOO 当光源宽度或狭缝S的宽度b固定时，双缝的临界间距： bldc dc - 光源的 相干宽度相干宽度 (coherence width) 光源的角宽度blS1S2d21例1：600nm 的光源直径 b =1mm ,0.6mmcd 1m 外的相干宽度为：例2：地面上看太阳的角宽度 550nm , 32mm03. 0cdLS1S2dxSr1r2Plb22图示：Michelson 测星干涉仪23例3：Michelson 第一个用星体干涉仪测出了参宿四-猎户座 a 星(红色超巨星)的角直径 对应的 dc 50 mm 例4：Michelson用星体干涉仪找到多个双星，其中测出 御夫座的a 星(五车二 Capella)为双星，角距离 058. 0047. 0两星相距约12,600万公里距地球约45光年2425LS1S2dxSr1r2Plb光源的空间相干性光源的时间相干性IX总结相相干干性性演演示示
