v(t)=v1(t-t1)+v2(t-t2),
P点的光强为
I(t)=v(t)v*(t),
式中v*(t)是v(t)的共轭复数。由于光电探测器的响应较慢,实际探测到的是一段时间内光信号的平均强度,即
上式最后表式是一种简略写法。由于光强是平稳的,其平均值与时间起点的选择无关,故有
〈v1(t-t1)v2(t-t2)〉=〈v1(t)v2(t-τ)〉,
式中τ=t2-t1。于是P点的平均光强为
I=I1+I2+2Re{〈v1(t)v2(t-τ)〉},
式中I1=〈v1(t)v1(t)〉,I2=〈v2(t)v2(t)〉,分别为S1和S2处的次波源在P点各自单独产生的光强。第三项是干涉项,Re表示取实部。定义自相关函数Γ11(τ)和Γ22(τ)为
Γ11(τ)=〈v1(t)v1(t-τ)〉,
Γ22(τ)=〈v2(t)v2(t-τ)〉。
自相关函数描写了时间相干性,而Γ11(0)和Γ22(0)则表示S1和S2处的光强。再引入互相干函数Γ12(τ)
Γ12(τ)=〈v1(t)v2(t-τ)〉,
可以看出,当τ=0时,Γ12(0)描写了S1和S2光信号之间的空间相干性。归一化的相干函数称为复相干度γ12(τ),即
于是P点的平均光强可用γ12(τ)表示为
当12=0时,I=I1+I2,表示P点是两个完全不相干光的叠加,该点的光强为S1光强I1和S2光强I2之和。当|g12(t)|=1时,两个光信号完全相干。0<|g12(t)|<1时,两个光信号部分相干。P点干涉条纹的可见度可表示为
就是说,复相干度的模确定了干涉条纹的可见度。
