六、分波前干涉(§14-6)

    1. 杨氏实验

    杨氏双缝干涉是利用分波前法获得相干光波的典型实验,要求读者透彻理解和掌握。在学习时应注意以下问题。

    (1)  在杨氏实验中,若用两个完全独立的光源代替狭缝S1S2,接收屏上能否出现干涉条纹?

    回答是,接收屏上不会出现干涉条纹。因为由两个独立光源发出的两列光波,各自都包含了大量断断续续的有限长度的波列,它们之间不存在确定的和稳定的相位关系,相干条件不可能得到满足。

    (2)  在杨氏实验中,S是一很小的狭缝(或小孔),试问这个狭缝的存在是否必要?若用一个普通光源代替S去照射S1S2,接收屏上能否出现干涉条纹?

    回答是,狭缝S的存在是必要的,用普通光源代替S,接收屏上不可能出现干涉条纹。由普通光源射出的光到达S1S2,彼此间不可能存在稳定的相位关系,相干条件不可能得到满足。由于狭缝S很小,光波到达S,按照惠更斯原理,S就成为发射柱面子波(S若为小孔,则发射球面子波)的波源,又由于S1S2的对称性,正好处于同一个柱状波面上,S1S2的振动是同相位的,所以由子波源S1S2发出的柱面子波具有相同的初相位,相干条件得到满足。可见,这是利用分波前法获得相干光波的典型方法。

    (3)  在杨氏实验中,为什么S1S2的距离不能太大?观察点PO点的距离不能太远?

    要观察到干涉现象,必须保证由同一个波列分解出来的两束光到达相遇点的光程差不能过大,否则同一波列就不能重叠,甚至不能相遇,也就不能发生干涉现象。这正是相干条件中第二个补充条件所规定的。

    2. 对干涉条纹可见度的分析

    (1)  可见度也称衬比度,或对比度,就是平常所说的反差。条纹的可见度定义为

                          .

    (2)  所谓空间相干性,实际上就是从干涉条纹的可见度不为零的条件出发,根据杨氏双缝干涉自身的规律,所得出的对光源宽度(2b)和两狭缝间距(2a)的要求。对于波长为l的光,光源宽度(2b)和两狭缝间距(2a)必须满足

                           

的条件,接收屏上才可能出现可见度不为零的干涉条纹。

    (3)  时间相干性就是大家在上一节所讨论的波列长度对干涉现象影响的问题,也就是在相干条件中补充条件的第二条。

       
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