物理课程论文——双孔干涉的研究.docx

双孔干涉的研究本文叙述了杨氏双孔干涉的原理，通过matlab仿真的方法讨论了个参数变化时对干涉图像和光强分布的影响。双孔干涉；仿真；干涉图像；光强分布Researches in the Double-hole InterferenceFan Jingjie(Department of Information Science and Engineering, Southeast University, Nanjing 210096)The paper recounts the principle of double-hole interference. Through the simulation, it also discusses the influence on the interference image and light intensity.double-hole interference; simulation; interference image; light intensity杨氏(T．Young)干涉实验是两个点光源干涉实验的典型代表。杨氏干涉实验以极简单的装置和巧妙的构思实现了普通光源干涉，它不仅是许多其它光的干涉装置的原型，在理论上还可从中提取许多重要的概念，无论从经典光学还是从现代光学的角度来看，杨氏实验都具有十分重要的意义。杨氏双缝干涉原理图仿真clear lam=500e-9a=2e-3;D=1;ym=5*lam*D/a;xs=ym;n=101;ys=linspace(-ym,ym,n);for i=1:n r1=sqrt((ys(i)-a/2).^2+D^2); r2=sqrt((ys(i)+a/2).^2+D^2); phi=2*pi*(r2-r1)./lam; B(i,:)=sum(4*cos(phi/2).^2);endN=255;Br=(B/4.0)*Nsubplot(1,2,1)image(xs,ys,Br);colormap(gray(N));subplot(1,2,2)plot(B,ys)仿真图像光强分布参数变化分析相邻明（暗）条纹中心间距：其中d为两缝间距，d’为双缝到光屏之间的距离，λ为波长。两缝间距越大，双缝到光屏之间的距离越小，波长越小，相邻明暗条纹中心间距越小。双缝干涉条纹的特点： 不太大时条纹等间距； 一系列平行的明暗相间的条纹； 中间级次低，两边级次高； 条纹间距与入射光的波长成正比。 杨氏双孔干涉杨氏双孔干涉实验与杨氏双缝干涉实验的原理是相同的，不同的是输入屏的透过率较少。双缝可提高干涉条纹的亮度，用普通光源即可实现。总结如下：①杨氏双孔干涉是一种等强度的双球面波干涉，场点的叠加光强度随两光波相位差呈现余弦平方型周期变化，且条纹衬比度等于1 。② 等相位差点的轨迹（干涉图样）是以点源S1和S2连线为旋转轴的亮暗相间的空间旋转双曲面族。原理让光束垂直射入双孔屏的两小孔之间, 如图1所示。当光穿过这两个离得很近小孔后随即发生衍射, 在空间叠加后发生干涉, 并在像屏上呈现出清晰的明暗相间的条纹。 由于双孔发出的衍射波是两组同频率同相位的球面波, 故在双孔屏的光射空间会发生干涉。 于是, 在图1中两屏之间的空间里, 如果一点P处于两相干的球面波同时到达波峰(或波谷)的位置, 叠加后振幅达到最高, 表现为干涉波的亮点; 反之, 当P处在一个球面波的波峰以及另一个球面波的波谷位置时, 叠加后振幅为零, 表现为干涉波的暗点。用数学表达则为:亮点: |r1 -r2|=nλ暗点: |r1 -r2|=nλ+1/2λ其中,λ为波长; n为整数; r1, r2分别为点P到双孔S1, S2 的距离。仿真clearlambda=800e-9; R=3e-6;z0=5.0e-1; a=5.0e-6;xmax=6*1.22*lambda*0.5/R*z0;x=linspace(-xmax,xmax,51);y=x;=meshgrid(x,y);x0=linspace(-R,R,51); y0=x0;=meshgrid(x0,y0);E2=zeros(51,51);bk=1:51;gk=1:51;m=1:51;n=1:51;DA=sqrt((x(gk,bk)-x0(m,n)).^2+(y(gk,bk)-y0(m,n)).^2+z0.^2); DB=sqrt((x(gk,bk)+x0(m,n)).^2+(y(gk,bk)-y0(m,n)).^2+z0.^2); ?E2(gk,bk)=(exp(2*pi*j.*DA/lambda)+exp(2*pi*j.*DB/lambda)); Ie=conj(E2).*E2; surf(x,y,Ie);shading interp;colormap(hot);gr