光的相干性是物理光學中至關重要的概念，包括時間相干性和空間相干性，它對于正確理解光的干涉和衍射現象起著關鍵作用。然而，光的相干性相對抽象，在普通物理光學課程中講解難度較大。

    在光學教科書中，通常通過邁克耳孫干涉實驗介紹光的時間相干性，利用楊氏雙縫干涉實驗講解光的空間相干性。但邁克耳孫干涉實驗在教學中往往側重干涉條紋的形成原理、特征觀察及應用，較少涉及相干特性的分析和測量。實際上，學生在實驗中會發現邁克耳孫白光干涉條紋很難調節，這主要是因為白光的相干性差。那么，白光的相干性究竟差到什么程度？又該如何定量測量和表征相干性呢？

    為了深入理解這些基本概念和問題，中山大學的研究團隊在邁克耳孫干涉實驗的基礎上進行了深化拓展研究。他們采用邁克耳孫干涉光路，搭配光電探測器和光纖光譜儀，分別測量時域和光譜信號。

    在時間相干性方面，一定線寬的準單色光源發出的光可視為有限長度的波列。若同一原子發出的一個波列分成的各分光束經歷不同光程后，光程差在波列長度范圍內，則兩列波可重疊并發生干涉；若光程差超出波列長度范圍，則不能發生干涉。通常用相干長度\(L_c\)來表征光的時間相干性，\(L_c\)與光源中心波長的平方成正比，與光源線寬成反比。實驗中，通過壓電陶瓷位移臺帶動掃描鏡移動，改變兩臂光程差，掃描得到干涉信號光強與光程差的關系曲線，其包絡線的半高全寬即為光源的相干長度。

    在空間相干性方面，它描述的是光場中橫向兩點在同一時刻光振動的關聯程度，與光源的發光尺度有關。發光尺度越大，相干范圍孔徑角越小。一般用干涉圖樣的對比度來描述空間相干的程度。在實驗中，通過小孔光闌限制擴展光源的發光尺度，可減少相干范圍以外光的成分，從而提升干涉條紋的對比度，提高系統的空間相干性。

    實驗系統由光源、邁克耳孫干涉光路以及信號探測系統三部分組成。光源部分包括LED白光光源（配有不同帶寬的濾光片）和LD激光光源等；邁克耳孫干涉光路的掃描鏡配有壓電位移臺；信號探測部分包括光纖光譜儀、光電探測器及數據采集卡等。實驗時，先借助激光干涉信號粗調光路準直，再切換白光LED，在光纖光譜儀輔助下定位白光干涉等光程點，并對壓電位移臺的運行速度進行標定。

    通過實驗，研究團隊得到了以下結果：隨著光源的譜寬變窄，相干長度明顯變大；對高斯線型光譜，實驗測量的相干長度與理論值比較接近，但存在誤差。在空間相干性演示中，利用激光光源，加入毛玻璃擴散片后干涉條紋對比度變差，加入小孔光闌后干涉條紋再次出現并越來越清晰，對比度提高；LED白光光源一般認為為非相干光源，在相干孔徑角以內的光場空間相干，光路準直不好時可借助小孔光闌提高系統的空間相干性。

    綜上所述，該實驗基于邁克耳孫干涉儀，對光的時間和空間相干特性進行了深入研究，有助于學生深刻理解光的相干性，適用于光學課程教學演示和大學物理實驗的拓展研究。