光源的时间相干性和空间相干性对干涉、衍射的影响

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1、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

2、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

3、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。参考文献[1].张三慧.大学物理:第四册.北京:清华大学出版社,2000.[2].张三慧.大学物理:第五册.北京:清华大学出版社,2000

4、.