相干彩虹的形成机制(续)

作者：施婷婷; 钱轩; 尚雅轩; 姬扬

来源：Acta Physica Sinica, 2022, 71(15): 127-135.

DOI：10.7498/aps.71.20220455

• 相干干涉
• 衍射
• 气泡
• 泊松亮斑

将白光激光聚焦照射不同液体,可以形成不同形状的彩色干涉环,即“相干彩虹”.形成相干彩虹的原因是激光加热使液体局部温度分布发生变化,影响了折射性质,形成了光程差,从而使不同波长的光各自发生干涉(热透镜效应).本文确定了激光束的波前曲率对相干彩虹的形状和大小的影响,揭示了样品(纵向厚度很薄的液体)在凸透镜焦点前后相同距离处产生的相干彩虹有显著差别的原因:焦点前波前曲率为负,焦点后波前曲率为正.通过构建一个包含波前曲率和热透镜效应的函数,很好地拟合了实验结果.数值模拟还定量说明了激光加热导致的液体不稳定性(发生对流)使得相干彩虹的形状具有上下不对称性,而中心过热区(产生气泡)使得相干彩虹的内部出现暗区,以及在这个暗区中观察到的内疏外密的衍射环和泊松亮斑.

• 单位
  半导体超晶格国家重点实验室; 中国科学院半导体研究所; 中国科学院大学