［６］Ｄｕｒｒ．Ｓ，Ｎｏｎｎ Ｔ＆Ｒｅｍｐｅ．Ｇ．Ｏｒｉｇｉｎ ｏｆ ｑｕａｎｔｕｍ—ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｉｔｙ ｐｒｏｂｅｄ ｂｙ ａ“ｗｈｉｃｈ—
ｗａｙ”ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｉｎ
ａｎ
责任编辑：杨合成
ａｔｏｍ
ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ［Ｊ］．Ｎａｔｕｒｅ．１９９８．３９５：３３～３７．
责任编辑：杨合成
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万方数据
分量，平行分量之间可以发生干涉）。 （３）初位相差恒定，即６０。一８。：＝常数。其中第（１）条是任何波发生干涉的必要条件；第二条是针对矢 量波的，因为标量波没有这个问题。一般说来有此二条就足以产生干涉了，剩下的是干涉场的稳定性问 题，稳定与否的标准又和探测器的响应时间有关。对于宏观波源发出的波（如无线电波、声波）相位差和 干涉场的稳定性是不成问题的。对于它们，相干条件中第三条无需强调，但对于微观客体发射的光波来 说，这第三条却成了相干条件中最需要着重研究的问题。 除了上述三个条件外，为确保产生明显的干涉现象，还需二个补充条件： （１）两波场产生的光波在相遇点所产生的振动的振幅相差不悬殊。由（３）式可知，若两光波在相遇 点所产生的振幅相差悬殊，比如Ｅ。，》Ｅ％则该点的合振动的振幅Ｅ将与单一光波在该点所生的振动振 幅Ｅｏ。无实际上的差别，因而观察不到干涉现象。 （２）两光波在相遇点的光程差不能太大。实际光源所发出的光波，绝非是一个无限长的正弦或余弦 波，而是一系列有限长的波列组成的。当两光波在相遇点的光程差很小时，两光波中有固定相差的波列 几乎同时作用于一点，能产生清晰的干涉现象；当光程差为中等时，两相应波列部分重叠，将出现不很 清晰的干涉现象；而当光程差很大时，一光波的波列已通过，而另一光波相应的波列尚未到达，两相应 的波列间无重叠，这时无干涉现象出现。 ２、光源的相干性 对微观波源而言，光是由光源中多个原子、分子等微观客体发射的，微观客体的发光过程是一种量 子过程，很难用一个简单的图像描绘清楚。粗略地说，原子或分子每次发射的光波波列都是有很长的， 波列的长度与它们所处的环境有关。如果发射光波的原子或分子受到其它原子或分子的作用越强，发 射过程受到的干扰越大，波列就越短。不过，即使在非常稀薄的气体中相互作用几乎可以完全忽略的情 况下，它们发射的波列持续的时间下０也不会大于１０。８Ｓ，相应的长度小于米的数量级。微观客体的发光 过程有自发辐射和受激辐射两种方式，普通光源的发射过程以自发辐射为主，是一种随机过程，每个原 子或分子先后发射的不同波列，以及不同原子或分子发射的各个波列，彼此之间在振动方向和位相上 没有什么联系，是相互独立的。因此，许多断续的波列，持续时间比通常探测器的响应时间短得多（如人 眼约为１０’２ｓ）振动方向和位相是无规则的，普通的两个独立光源，甚至同一光源不同部分发出的光都 是如此。这是由于任意两个普通光源（或同一光源的两个不同部分）发生的光波，由于位相差６不固定， ｃｏｓ８的数值在±１之间迅速的改变，人们观察到或仪器记录到它的时间平均值ｃｏｓ８，在相位的变化完全
［１２】孙昌璞：量子力学若干基本问题研究的新进展…．物理．２００１．３０（５）：３１０～３１６．
［１３】周正威、郭光灿：量子纠缠态［Ｊ］．物理．２０００．２９（１１）：６９５～６９９． 【１４】郭光灿：量子信息引论［Ｊ］．物理．２００１．３０（５）：２８６～２９３．
［１５］周光召：回顾与展望——纪念量子论诞生１００周年【Ｊ】．物理．２００１．３０（５）：２５９—２６４．
Ｐｒｏｇｒｅｓｓｉｖｅ Ｄｅｏｈｅｒｅｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ“Ｍｅｔｅｒ”ｉｎ
Ｑｕａｎｔｕｍ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ［Ｊ］．Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔ．１９９６．７７：４８８７～４８９０．
【９］Ｐｈｉｌｉｐ Ｙａｒｍ：物理学发展的趋势：让薛定谔的猫苏醒过来【Ｊ】．科学．１９９７．４９（５）：７０—７６．

黔西南民族师范高等专科学校学报Ｄｅｃ．２００２
Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ Ｇｕｉｚｈｏｕ Ｔｅａｃｈｅｒｓ’ Ｃｏｌｌｅｇｅ ｆｏｒ Ｎａｔｉｏｎａｌｉｔｉｅｓ
Ｎｏ．４
相干条件与光源的相干性
田
雁
（黔西南民族师范高等专科学校，・贵州兴义５６２４００）
摘要：光的干涉现象是光具有波动性的表现。对产生干涉所需的条件以及所使用的光源的相干性 进行讨论，可以加深对光的本质的认识。 关键词：光波；光的干涉；光源；相干性 文章编号：１００９－－－－．０６７３（２００２）０４—００８６—０３ 中图分类号：０４３６文献标识码：Ａ
（∞。一∞２）ｔ是两列波在亍处的位相差；仅为Ｅｏ，和Ｅ。２之间的夹角。若令Ｊ－ｚ＝２４１１１２ＣＯＳ６ＣＯＳＯｔ，当Ｊ１２＝０ 时，在迭加区任意点处的光强Ｉ＝Ｉ，＋Ｉ：，呈均匀分布，不产生光的干涉。若Ｊ，：≠０，且是与时间无关的空间 点？的函数，迭加区内的光强呈稳定的非均匀分布，这就是光的干涉现象，能否产生干涉以及干涉现象 是否强弱，既与两波场强度有关，也与Ｊ，：有关，通常称Ｊ－：为干涉项。讨论Ｊ，ｚ就可知相干的条件。
．８７・
万方数据
２００２年
黔西南民族师范高等专科学校学报
第４期
无规则的情况下，ｃｏｓ８＝０，从而Ｉ＝Ｉ，＋Ｉｚ，整个相遇区域内呈现一片均匀强度，这时我们说两个光源是 非相干的。 要看见干涉现象，人们总是把同一光源发出的光分成两个或两个以上的相干光束，使它们经过不 同的路径后再相遇以产生干涉，产生相干光的方式有两种，一种为分振幅的干涉，另一种是分波阵面的 干涉。无论哪种方法，要确保干涉现象的发生，光源发出的光波要在时间和空间上都能相干，即光源要 满足时间相干和空间相干。 以面光源产生的振幅法干涉的薄膜干涉为例。入射波列在上表面分成两个分波列，反射的分波列ａ， 先进入原介质，另一个分波列ａｚ经下表面反射再经上表面折射而进入原介质时，ａｔ已走在ａ２的前面，如 果这两个分波列能够有一部分重叠，则它们就能够产生干涉，如果光程差太大，以致当ａｚ进入原介质 时，ａ－已经通过，而与ａ：相遇的是另一反射分波列ｂ。，则它们之间就无法产生干涉。可见只有波列长度 （即相干长度）ｌｏ大于光程差８时才能产生干涉现象。而相干长度正好是光源原子发光持续时间内光在 真空中所走的路程，即ｌｏ＝ＣＡｔ，Ａｔ称为相干时间。光源的相干长度长，也就是光源的原子的发光持续时 间长，则某一点在较长时间的前后两时刻发出的光之间仍能发生干涉，这就是光源的时间相干性。 若使用的光源有一定尺度，还需考虎光源的空间相干性。以缝光源为例，在杨氏双缝实验中，两个 缝有一定的宽度，其上任意两个部分发出的光，经双缝干涉以后在屏幕上各自形成一套干涉条纹，当光 源宽度增加到使得这两套干涉条纹正好错开半个条纹时，屏幕上强度到处相同，没有干涉现象。若要想 看见干涉现象必须对光源的宽度有一定的限制，即对从两个缝上发出的光波的位相差的大小有一定限 制，这即是光源的空间性，位相差小（或缝间距离大）说明光源的空间相干性好。对于空间相干性好的光 源，在其前方横的方向上一个较大范围内取出的两个次波之间仍能发生干涉。 另外，光源的严格单色性对干涉现象的产生也很重要。因为若光源发出的光是复合光，在产生干涉 时，每一单色成分都要各自独立地产生一套干涉图样，并且同级次的图样在观察平面上要错开，若错开 位移很小，可以认为它们基本上是重合的，整体的干涉现象清晰；若错开位移大，则看不到干涉现象。 总之，为了获得可见度高的干涉图样，除了满足光的十分苛求的条件外，还需光源为严格的单色 光；光源的空间相干性、时间相干性都要满足一定的要求。 （上接第８５页）
【１０】孙昌璞：量子理论若干基本问题研究的新进展［Ｊ］．物理学进展．２００１．２１（３）：３１７～３６０．
［１ １】Ｅｉｎｓｔｅｉｎ．Ａ Ｐｏｄｏｌｓｋｙ．Ｂ＆Ｒｏｓｅｎ．Ｎ．Ｃａｎ
ｑｕａｎｔｕｍ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ ｏｆ ｐｈｙｓｉｃａｌ ｒｅａｌｉｔｙ ｂｅ
ｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ ｃｏｍｐｌｅｔｅ？【Ｊ】．ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．１９３５．４７．７７７～７８０．
（１） （２）
按迭加原理，迭加区内某点现的光强 ｊ ｊ Ｊ ｊ
Ｉ＝（Ｅ１＋Ｅ２）・（Ｅ１＋Ｅ２）‘
＝１１＋１２＋２４１１１２ｃｏｓ６ｃｏｓ仪
●＿＿＿＿＿＿一
Ｅ＝己２
ｅｊ（ｋ：．ｒ＋６０ｚ—ｏＪ２ｔ）
（３）
式中，Ｉ。＝Ｅ；。，Ｉ：＝成：，分别是两列波单独在场点ｒ处的强度。８（ｉ ｔ）＝（ｋ。一ｋ：）・ｒ＋（６。。一８。ｚ）一
在实际生活中，我们对光扰动瞬时值的迭加问题，最关心的是光强的迭加，因为大多数接收器件 （包括我们的眼睛）响应的是光的强度，但在波场迭加区某点处的光强通常不等于每个波场单独在该点 的光强和，而是随空间点稳定的非均匀的分布，这种现象被称为光的干涉。 光的干涉现象是多种多样的，且不难实现，但并非任意两光波相遇都能产生干涉现象。从两个完全 独立的光源（如电灯）发生的光波即使相遇，无论如何都不能产生干涉现象。为产生光的干涉现象，相遇 的光波必须满足某些条件，即相干条件。光波是光源产生的，所以对使用的光源也有要求。 １、相干条件 设有两个单色线偏振平面谐波 匿１＿Ｅ１ ｅｊ（¨ｒ墙，～ｔ）
先讨论（３）式中仅对干涉项Ｊ・：的影响。实际问题中，仪只能在ｏ≤ｄ≤詈范围内变化。显然当仪２ 三时，Ｊ。：＝ｏ，不能产生干涉；若仅＝ｏ时，假设８仅是空间点｛的函数，并且Ｉ。＝１２ Ｉ。，（３）式变为
收稿日期：２００２—０９～２８
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万方数据
２００２拄
田雁相干条件与光源的相干性
第４期
Ｉ＝４Ｉ。ＣＯＳ２—０，此时Ｉ胁＝０，亮暗分明，图象清晰。著名的杨氏双缝实验光强与位相差分布图就是如此。
２
若０＜ｏ【＜旦，且Ｉｌ＝１２＝Ｉｏ，则Ｉ＝２Ｉｏ（１＋ｃｏｓＳｃｏｓ仪），此时Ｉ。ｉ。＝２Ｉｏ（１一ｃｏｓ仪），亮暗的光强分布迭加
２
在Ｉ。ｉ。的均匀背景上，图像模糊。 若ｄ＝０，Ｉ，≠Ｉ：，则Ｉ＝Ｉ。＋Ｉ：＋２４１１Ｉ：ｃｏｓ８，称０【＝０为相干波场振动方向平行条件，要想满足这个条 件是十分困难的。不过，如果ｄ很小，可忽略因Ｅｏ。和Ｅｏｚ不平行对干涉项的影响，我们常采用这样的近