西安邮电大学光学实验matlab仿真结果分析与程序

由天下分享时间：2024/9/13 19:38:21 加入收藏我要投稿点赞

当二光束光强相等时

V=cosθ

因此，当θ=0、二光束的振动方向相同时，V=1，干涉条纹最清晰；当θ=π/2、二光束正交振动时，V=0，不发生干涉；当0＜θ＜π/2时，0＜V＜1，干涉条纹清晰度介于上面两种情况之间。所以，为了产生明显的干涉现象，要求二光束的振动方向相同。

(3) 对二干涉光束相位差的要求

由式可见，为了获得稳定的干涉图形，二干涉光束的相位差必须固定不变，即要求二等频单色光波的初相位差恒定。实际上，考虑到光源的发光特点，这是最关键的要求。

可见，要获得稳定的干涉条纹，则： ① 两束光波的频率应当相同；

② 两束光波在相遇处的振动方向应当相同； ③ 两束光波在相遇处应有固定不变的相位差。

这三个条件就是两束光波发生干涉的必要条件，通常称为相干条件。 3. 实现光束干涉的基本方法

1) 分波面法双光束干涉

在实验室中为了演示分波面法的双光束干涉，最常采用的是双缝干涉实验。用一束He-Ne激光照射两个狭缝S1、S2，就会在缝后的白色屏幕上出现明暗交替的双缝干涉条纹。

图5-2 双缝干涉实验

图5-3 杨氏双缝干涉实验原理图

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图5-4 菲涅耳双棱镜干涉装置

图5-5 菲涅耳双面镜干涉装置

图5-6 洛埃镜干涉装置

这些实验的共同点是：

① 在两束光的叠加区内，到处都可以观察到干涉条纹，只是不同地方条纹的间距、形状不同而已。这种在整个光波叠加区内，随处可见干涉条纹的干涉，称为非定域干涉。与非定域干涉相对应的是定域干涉。

② 在这些干涉装置中，都有限制光束的狭缝或小孔，因而干涉条纹的强度很弱，以致于在实际中难以应用。

③ 当用白光进行干涉实验时，由于干涉条纹的光强极值条件与波长有关，除了m=0的条纹仍是白光以外，其它级次的干涉条纹均为不同颜色(对应着不同波长)分离的彩色条纹。这点可用光的时间相干性或相干长度来描述。

图5-7为复色光的双光束干涉。

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图5-7 复色光的干涉

2) 分振幅法双光束干涉

(1) 平行平板产生的干涉——等倾干涉

平行平板产生干涉的装置如图5-8所示，由扩展光源发出的每一簇平行光线经平行平板反射后，都会聚在无穷远处，或者通过图示的透镜会聚在焦平面上，产生等倾干涉。

(2) 楔形平板产生的干涉——等厚干涉

楔形平板是指平板的两表面不平行，但其夹角很小。楔形平板产生干涉的原理如图5-9所示。扩展光源中的某点S0发出一束光，经楔形板两表面反射的两束光相交于P点，产生干涉，其光程差为

图5-8 平行平板干涉的光程图示图5-9 楔形平板的干涉

Δ=n(AB+BC)－n0(AP－CP)

光程差的精确值一般很难计算。但由于在实用的干涉系统中，板的厚度通常都很小，楔角都不大，因此可以近似地利用平行平板的计算公式代替，即

Δ=2nh cosθ2

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三、实验流程

1.流程图开始定义波长?，狭缝的间隔d，狭缝到屏的距离D，设置光屏范围等参数。定义等间距的矢量矩阵，即仿真光屏y方向分成n个点，第二次调用for函数，，调用for函数，据光对各采样点进行计算。强公式，对各采样点实现对复色光的计算。进行计算。调用imagesc（x，y，I）绘制图像，调用plot（I，y）绘制光强分布曲线。结束

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实验程序 clear

lamd=5e-7; %设定入射波长 d=0.002; %缝间距 z=1; %屏缝间距

yzd=5*lamd*z/d; %设定屏幕范围 x=yzd;

y=linspace(-yzd,yzd,500); for i=1:500

l1=sqrt((y(i)-d/2)^2+z^2); l2=sqrt((y(i)+d/2)^2+z^2); phi=2*pi*(l2-l1)/lamd;

u(i,:)=4*cos(phi/2)^2; %干涉光强 end

colormap(gray) subplot(1,4,1);

imagesc(x,y,u); %画单色光干涉条纹

title('单色光波干涉条纹') subplot(1,4,2); plot(u(:),y)

title('单色光波曲线') for i=1:500

l1=sqrt((y(i)-d/2).^2+z^2); l2=sqrt((y(i)+d/2).^2+z^2); Nl=11;