光課程設計平行平板多光束干涉的仿真

1、西安郵電大學光學報告學 院：電子工程學生姓名:專業(yè)名稱:光信息科學與技術班 級：光信1103班平行平板多光束干涉的仿真【一】實驗目的通過對平行平板多光束干涉的計算：掌握等傾干涉的概念；掌握干涉特點及條紋銳度，自由光譜范圍及濾波特性等概念。3對單色光（600nm）與復色光（兩種顏色，如600,620nm）進行多光束干涉（要求變化R值， 如R=0.046, R=0. 27，R=0.64，R=0.87，R=0.99）的計算，繪出干涉條紋，觀察條紋銳度；固 定入射角（如0，30角），觀察選頻特性。對復色光觀察自由光譜范圍。對整個仿真進行總 結歸納?！径繉嶒炘硐噜弮煞瓷涔庵g的光程差為A = 2nh

2、 cos 0相位差為-2兀.2兀平=A =2nh cos 0人 力相鄰兩透射光之間的相位差為設光從周圍介質射入平板時的反射系數(shù)為r，透射系數(shù)為t，光從平板射出時的反射系數(shù)為r，透射系數(shù)為t.從平板反射出的各個光束的復振幅E = rE01r0iE = r tt E 收02 r0iE = tt r3 E ei2中03r0iE= tt r(2i3)E ei(i1)中0lr0i由平板表面反射系數(shù)、透射系數(shù)與反射率、透射率的關系r 2 = r 2 = Rtt = 1 - r 2_E =-求E0 r0itt = 1 - R = T+ (1 - R)jRE0.e叩若(Re叩)nn=0A E =-（1 ei（

3、p）、：RE0 r1 Re 叩0i反射光在P點合成光場的復振幅由I=E E*，得到反射光強與入射光強的關系為F sin 2I = Ir 1 + F sin2 里 2反射光、透射光強與入射光強的關系式，常稱為愛里公式類似地，也可得到透射光強與入射光強的關系式：I =1 It 1 + F sin2 中 12式中 4 RF =(1 - R)2精細度，描述干涉條紋的細銳程度互補性反映了能量守恒的普遍規(guī)律。即在不考慮吸收和其它損耗的情況下，反射光強與透 射光強之和等于入射光強。若反射光因干涉加強，則透射光必因干涉而減弱，反之 亦然。即是說，反射光強分布與透射光強分布互補等傾性由愛里公式可以看出，干涉光強

4、隨R和中變化。在特定的R條件下，僅隨中變化。甲=空2nhcoS0也可以說十涉光強只與光束傾角e有關，這正是等傾干涉條紋 r人的特性光強分布的極值條件愛里公式反射光形成亮條紋條件及其光強甲=(2m +1)兀m = 0,1,2,f I =Ir max1 + F i中F sin2I =2r 1 + F sin2反射光形成暗條紋條件及其光強甲=2m兀 m = 0,1,2,I = 0r min透射光也可以由此得出類似的結果?！救砍绦蚩驁D【四】實驗結果及分析i. .ii.由透射光的相對光強圖形和干涉條紋可以得出以下的規(guī)律：首先第一幅圖是在入射角一定的時候，改變反射率R所呈現(xiàn)不同的干涉條紋。第 二幅圖依次

5、是透射光的相對光強曲線、反射光的相對光強曲線（其中它們是光強隨 著相位差 和反射率R的變化而變化）、條紋銳度圖形（透射的相對光強隨相位差 的變化而變化）。光強分布與反射率R有關 R很小時，干涉光強的變化不大，即干涉條紋 的可見度很低。R很大時，透射光強暗條紋的強度降低，條紋可見度提高?？刂?R的大小，可以改變光強的分布；條紋銳度與反射率R有關 隨著R增大，極小值下降，亮條紋寬度變窄。但因相對透射光強的極大值與R無關，所以，在R很大時，透射光的干涉條紋 是在暗背景上的細亮條紋。與此相反，反射光的干涉條紋則是在亮背景上的細 暗條紋，由于它不易辨別，故極少應用。R愈大，條紋銳度愈小，條紋愈尖銳（由

6、一圖可以看出）。條紋銳度8是單色光照射下多光束干涉條紋的半值寬度，稱為”儀器寬度“由條紋圖可以看出其平行平板在透鏡焦平面上產生的多光束干涉條紋是等傾 干涉條紋，同時所觀察到的等傾干涉條紋是一組同心圓環(huán)；這里由于光透過透 鏡是一個圓錐型，在屏幕上剛好是圓形； 頻率特性 由圖像可以看出，相鄰透射光相位差甲處于半寬度A平內的光 才能透過平行平板，在平板結構（n,h）給定,入射光線方向（0） 一定的情況下，平 僅與波長入有關；一一濾波特性A_ 濾波寬度U竺泌cos0Av1 2c可見，R愈大，濾波效果愈好。-高反膜F-P可以用白光作光源，也可以得到細而 亮的多光束干涉條紋。也可作單色濾波器使用。5.在有

7、一個角度入射時，此時干涉圖樣只是一個圓;【五】總結這個實驗在做之前，我先找到很多相關的資料和書籍在查看和翻閱，想更加深 入的理解其中的原理，看過之后還是只知道透射率和反射率，進而得到相對光強， 在詢問別人之后才發(fā)現(xiàn)它就是通過透射率的相對光強的大小來衡量光的大小，進而 繪制出圖像，但這里加了色彩這部分，使得實驗效果更佳。不過需要懂得知識點很 多。程序中應用了很多新的函數(shù)，比如：hold on和hold off，是相對使用的前者的意 思是，你在當前圖的軸（坐標系）中畫了一幅圖，再畫另一幅圖時，原來的圖還在，與新圖共 存，都看得到；后者表達的是，你在當前圖的軸（坐標系）中畫了一幅圖，此時，狀態(tài)是hold off，則再畫另一幅圖時，原來的圖就看不到了，在軸上繪制的是新圖，原圖被替換了。程序中 有很多要注意的語句，會使用它同時更注意的是知道它的功能用法。在這些逐漸比較難的程序 中，我們逐漸掌握了如何建立坐標，并給坐標上建立標注；如何給一幅圖上加注標題等等。感 覺在程序上有很大的提高，也沒有以前那么害怕。在實驗中不僅更加了解編程的思維，更重要的是對于平行平板多光束干涉的知識的鞏固 與復習，在實驗中讓我了解到：透射光的特點：具體為對光強分布、條紋銳度、頻率特性的了解了解為什么干涉條紋是圓形，由于經過透鏡光