单色扩展光源杨氏双缝干涉可见度的理论模拟

杨氏双缝干涉实验中, 在理想单色扩展光源照射下, 干涉条纹的可见度不仅仅和光源宽度有关. 本文 理论模拟了理想单色扩展光源照射情况下光源宽度、 狭缝间距离等多项因素对干涉图样可见度的影响, 模拟结果 有助于学生对单色扩展光源干涉图样清晰程度的理解和掌握     

杨氏双缝干涉实验中引入偏振片的教学思考及分析

将偏振片引入杨氏双缝干涉实验,并讨论不同组合时干涉条纹的规律,是一道很有意义的习题,然而,常见的解答——“无固定相位差”,对问题的本质认识不够深入。本文运用马吕斯定律和波的叠加原理,计算了叠加后的衬比度。定量计算表明,在杨氏双缝干涉实验中,引入三个偏振片时,没有干涉条纹的物理实质是存在投影相位差,并且指出,在这一问题中,投影相位差是干涉条纹存在与否的决定性因素。文章物理图像直观,适合在课堂教学中运用,清晰地展示投影相位差的作用,也有助于学生对光源发光机理、干涉、偏振的概念以及偏振光干涉的深入理解与运用。     

双棱镜干涉研究光源的相干性

空间相干性问题来源于扩展光源不同部分发光的独立性,表现在波场横向相干范围;时间相干性来源于光源发光过程在时间上的断续性,表现在波场的纵向相干范围. 本文从干涉条纹的可见度出发,对双棱镜干涉实验中的相干性问题进行分析讨论,推导出相干长度和临界宽度公式,给出双棱镜干涉实验测量光波临界宽度和相干长度,以及估测滤光片单色性的实验方法.     

试谈两个光源的干涉

当前出版的教材有关光的干涉的论述中,大都谈到两个光源的干涉问题。较多的仍然说两个独立的光源无论如何都不会产生光的干涉现象[1-6];但是,已有一些书[7-8]谈到在有了激光以后,可以实现两个独立光源的干涉,只是实验条件困难一些。 我们认为:在讨论光的干涉条件时要考虑到光源的光谱线宽度和接受器的响应时间,即把光的相干条件与观察光的干涉的实验条件结合起来,应当承认两个独立光源已可实现干涉的事实。 一、关于光的干涉 杨氏双缝干涉实验距今已一百八十来年,光的干涉为广大物理学工作者所熟悉。比较一致的看法是:光的干涉通常是指两束…     

两束部分偏振光的干涉场分析

从波的叠加与干涉的基础理论出发,给出了当两束部分偏振光的一个光强极值方向平行时,其干涉场的光强分布和干涉条纹衬比度表达式.该表达式可应用于自然光、线偏振光和由二者组成的部分偏振光参与的干涉过程.在此基础上,对线偏振光与线偏振光、自然光与自然光、线偏振光与自然光等不同偏振态光叠加时的干涉场进行了具体分析,给出了其相应干涉场的光强分布及其干涉条纹衬比度的具体表达式,得到的结果对识别前述各种偏振态光形成的干涉场以及提高干涉仪中相应干涉场的干涉条纹衬比度具有重要意义.     

种电热驱动法布里 珀罗光调制器

提出了一种用于显示基于微机电系统的电热驱动法布里 珀罗光调制器.利用多光束干涉理论分析了该调制器的原理及光学特性.分析表明:当腔长为(2k+1)λ/4时,反射光强取极大值|当腔长为2kλ/4时,反射光强取极小值|通过改变腔长可以实现显示.光源谱宽越窄,衬比度越高|干涉级次越低,衬比度越高|衬比度随反射率的增加而减小.借助Ansys软件仿真分析了调制器的驱动特性.加工了器件并搭建实验装置进行了动态响应特性测试实验.结果表明,该调制器具有驱动电压低至3.2 V,响应速度约为5 kHz的良好驱动特性.实验结果初步验证了该结构的可行性.     

一种电热驱动法布里-珀罗光调制器

提出了一种用于显示基于微机电系统的电热驱动法布里-珀罗光调制器.利用多光束干涉理论分析了该调制器的原理及光学特性.分析表明:当腔长为(2k+1)λ/4时,反射光强取极大值;当腔长为2kλ/4时,反射光强取极小值;通过改变腔长可以实现显示.光源谱宽越窄,衬比度越高;干涉级次越低,衬比度越高;衬比度随反射率的增加而减小.借助Ansys软件仿真分析了调制器的驱动特性.加工了器件并搭建实验装置进行了动态响应特性测试实验.结果表明,该调制器具有驱动电压低至3.2 V,响应速度约为5 kHz的良好驱动特性.实验结果初步验证了该结构的可行性.     

万变不离其宗——看两道高考题所折射出的新课程理念

杨氏双缝干涉实验是高考物理的重要考查实验之一,在每年全国各省市的试题中均有体现．但是绝大多数学生在学习该知识时只是机械地记住相邻两条亮纹（或暗纹）间的距离公式,而对产生干涉现象的原理和条件不甚了解．2008年四川卷中的“双棱镜干涉”和2005年江苏卷中的“洛埃镜实验”正是以“杨氏双缝干涉实验”为依据,     

非单色性光源对杨氏干涉条纹可见度的影响

光源的单色性影响其相干性. 任何实际的波列都有一定的谱线宽度, 谱线宽度表示了光源单色性的好 坏, 直接影响了干涉条纹的可见度. 对非单色性光源通过典型杨氏双缝干涉装置产生干涉条纹的理论进行分析和 仿真, 得出谱线宽度与干涉条纹的可见度的关系. 结论与实验相吻合. 其结果对于干涉法工程测量具有现实意义     

杨氏双缝干涉远场中的能流密度分布

在光学教学中,每当讲到光的干涉部分时总有学生要问:干涉场中的能流密度是如何分布的?具体到杨氏双缝干涉,一条缝光源单独存在时,屏上各点的光强均为I,为什么两条相干缝光源同时存在时屏上干涉相消处的光强为零、干涉相长处的光强为4I?干涉场中的能流与按几何光学方法计算的能流是否相等? 上述问题的提出,反映了学生对干涉现象与几何光学中能流密度分布的概念之间的矛盾没有得到解决感到不满足,希望能够对此给予说明.本文将从麦克斯韦电磁理论出发,通过定性地讨论干涉场中场强和能流的传播、定量地讨论干涉远场中能流密度的分布,来阐述干涉…     

偏光干涉对光纤陀螺性能的影响

从光纤陀螺光学系统缺陷角度,研究了由于光纤陀螺保偏光纤融接误差及光学器件的不完善引起的偏光干涉效应,理论分析并实验研究了偏光干涉效应对传输光谱的影响及其对光纤陀螺性能的影响。研究表明,在当前的技术条件下,偏光干涉效应对光纤陀螺的标度因数影响可以忽略,偏光干涉不影响一般意义下的光源相干长度,但是却导致光源相干特性的变化,反应在相干图上出现了多个干涉衬比度峰值,这会降低宽谱光源的短相干长度特性给光纤陀螺带来的好处,由此也说明不能仅由相干长度这一个参量描述光源的相干特性。     

杨氏双缝干涉实验中的光谱奇异现象

基于部分相干光的传输理论,研究了杨氏双缝干涉实验中的光谱奇异现象。发现在杨氏双缝干涉实验干涉场区中的某个点的光谱奇异现象,它会随着某些参量(如源光谱宽度Γ′,缝宽参量ε,相对空间相干度Δ0)的变化而改变,指出该现象可应用于信息的编码及自由空间的信息传输。     

关于双光束干涉条纹形状的讨论

用分波阵面法获得干涉条纹,以杨氏双缝干涉实验为代表双光束干涉条纹,一般在干涉屏上得到的为平行等间隔直线条纹.关于两相干点光源形成光束间的干涉条纹,其分布规律如何,本文将对此进行讨论.     

利用GeoGebra软件绘制杨氏双缝干涉实验光强的动态分布

根据杨氏双缝干涉的实验原理,利用GeoGebra软件动态模拟出双缝干涉实验中光屏上的光强分布,课件中滑动条调节实验中的一个或几个参数均可得到直观反馈,同时在双缝与光屏间绘制出两个光源的波阵面,生动表现了因波阵面叠加产生相长干涉或相消干涉的原理.     

杨氏双缝实验的扩展

杨氏双缝实验的扩展蒋胜安（长沙电力学校４１００３１）杨氏双缝干涉实验是最基本的干涉实验．它通常用点光源发出的相干球面波通过两个小孔来实现．为了加深同学对干涉的认识，我们将该实验进行了扩展，在两束相干平面波的干涉场中加入透镜，观察现象并予分析．实验装置...     

干涉、衍射实验中衍射物位置的估算

从光源的空间相干性和实际光源的边缘衍射特性两个方面分析给出了干涉、衍射实验中衍射物到光源的距离的估算公式,分析了双缝干涉和泊松亮斑两个实验实例.     

部分相干厄米-高斯光束杨氏实验中的光强分布

将杨氏干涉实验作为双缝衍射现象处理,以部分相干厄米-高斯(H-G)光束为例,研究分析了多模部分相干光的杨氏双缝干涉光强和干涉条纹可见度的空间分布。数值计算说明,多模部分相干光束的空间相干参数、模阶数和缝遮拦比对衍射场中光强的空间分布(干涉花样)都有影响。当多模部分相干光的阶数为奇数时,轴上光强与光束的相干性会出现相消干涉;当多模部分相干光的阶数为偶数时,轴上光强与光束的相干性会出现相长干涉等。     

狭缝宽度对双缝后光场分布的影响

双缝光叠加的内容是波动光学中的重要组成部分,其后场是单缝菲涅耳衍射与双缝干涉综合作用的结果,难以得到精确的解析表达。本文基于波动光学中的惠更斯-菲涅耳原理,通过Matlab数值计算获得了不同双缝之后的光场分布。结果表明狭缝的宽度对其后叠加光场分布的影响很大。对于不透光部分为5.0mm的等宽双缝,当缝宽与入射光波长数量级相同时,其后轴线附近的光场可近似为杨氏双缝干涉结果;当缝宽比入射光波长大1～2个数量级时,其后场可近似为单缝夫琅禾费衍射修正的杨氏双缝干涉结果;而当缝宽比入射光波长大3个数量级以上时,后场表现为明显的直线传播特性。只有在宽度适当的双缝之后才出现典型的光栅衍射图谱,而且两缝宽度之间的差异将使得反衬度γ降低,导致条纹模糊。     

光源空间相干性的测量

时间相干性及空间相干性都是从发光本质来考虑产生干涉的条件对光源的要求.它们是光干涉现象中的重要概念.本文以典型的杨氏干涉实验讨论空间相干性的测量,以加深对空间相干性的理解.     

杨氏双缝干涉实验中双缝缝宽的讨论

首先基于惠更斯菲涅尔原理,推导了双缝具有一定宽度时的双缝干涉光强表达式。根据该解析表达式,利用数学软件进行数值模拟,结果发现:当双缝具有一定宽度时,双缝干涉条纹不再是理想的等亮度等间距的干涉条纹,而是从中间往外光强将逐渐衰减,并且在一定的双缝间距和缝宽比值时,还会出现条纹消失的现象。对于这些理论模拟结果,给予了相应的解释。此外,还进行了相应的实验观测,实验结果和理论结果基本一致。本论文所讨论的内容,对于进一步完善和深入讨论杨氏双缝干涉实验的教学和实验内容具有一定的指导意义。