基于ASAP的散射光雙光束干涉仿真

基于ASAP的散射光雙光束干涉仿真光電1312班李修哲李鐘煒張洋洋胡琦安昊黃海章2023/2/5two-beam-interference——divergingbeams目錄1234編程思路視頻分析仿真結(jié)果分析原理介紹1視頻分析首先由氦氖激光器產(chǎn)生光束，光線(xiàn)經(jīng)一次平面鏡轉(zhuǎn)向射入透鏡以產(chǎn)生不同角度的光線(xiàn)，再經(jīng)一次平面鏡轉(zhuǎn)向射入邁克爾孫干涉儀產(chǎn)生干涉，光線(xiàn)從邁克耳孫干涉儀出來(lái)經(jīng)平面鏡轉(zhuǎn)向射到屏幕出現(xiàn)干涉條紋。最開(kāi)始時(shí)邁克耳孫干涉儀中平面鏡M1和平面鏡M2垂直，產(chǎn)生類(lèi)似于等傾干涉，故屏幕上出現(xiàn)圓環(huán)形干涉條紋。接著改變平面鏡M2的位置，即改變其中一干涉臂的長(zhǎng)度（增大），此時(shí)屏幕圓環(huán)形干涉條紋數(shù)增多。然后改變平面鏡M1的角度，這時(shí)屏幕上條紋形狀會(huì)發(fā)生變化，變?yōu)榛⌒?。接下?lái)同時(shí)調(diào)節(jié)平面鏡M1的角度和平面鏡M2的位置使屏幕上的干涉條紋全亮或全暗。這個(gè)實(shí)驗(yàn)利用邁克爾遜干涉儀產(chǎn)生了不同形狀的干涉條紋。2原理介紹1、邁克耳孫干涉儀是應(yīng)用光的干涉原理，測(cè)量長(zhǎng)度或折射率的精密的光學(xué)儀器2、通過(guò)調(diào)節(jié)該干涉儀，可得等厚條紋和等傾圓紋3、該儀器利用分振幅法產(chǎn)生雙光束邁克爾遜干涉儀裝置示意圖2原理介紹光束射到與光束成45?傾斜的分光板G1上，G1的后表面鍍有鋁或銀的半反射膜。分成的兩束光沿著不同的方向射到兩個(gè)平面鏡M1和M2上，經(jīng)兩平面鏡反射至G1后匯合在一起。仔細(xì)調(diào)節(jié)M1和M2，就可以在E處觀察到干涉條紋。G2為補(bǔ)償板，其材料和厚度與G1相同，用以補(bǔ)償光束的光程，使兩光束玻璃中走過(guò)的光程大致相等。邁克爾遜干涉儀裝置示意圖2原理介紹當(dāng)M1和M2垂直時(shí)，像M'2是M2對(duì)半反射膜的虛象，其位置在M1附近。當(dāng)所用光源為單色擴(kuò)展光源時(shí)，我們?cè)贓處觀察到的干涉條紋可以看作實(shí)反射鏡M1和虛反射鏡M'2所反射的光疊加而成的。當(dāng)兩者距離一定時(shí)，光程差δ隨著入射角θ的變化而改變，同一傾角的各對(duì)應(yīng)點(diǎn)的兩反射光線(xiàn)都具有相同的光程差，這樣的干涉，其光強(qiáng)分布由各光束的傾角決定，稱(chēng)為等傾干涉條紋邁克爾遜干涉儀裝置示意圖3編程思路系統(tǒng)建模產(chǎn)生光線(xiàn)光線(xiàn)追跡stepAstepCstepBA系統(tǒng)建模左圖所示為我們搭建的光學(xué)系統(tǒng)：1.凸透鏡和一層鍍有半透半反膜的平面玻璃板均使用肖特BK7玻璃2.M2距離半反膜中心100cm,M1距離半反膜中心101cm3.M1M2相互垂直，平面玻璃板傾角為45度(旋轉(zhuǎn)使用GROUP指令對(duì)群作用）4.單色光不需加入補(bǔ)償板抵消色散ASAP搭建的邁克爾遜干涉儀PLOT圖B產(chǎn)生光線(xiàn)左圖所示為3Ddisplay圖：1.He-Ne激光器用波長(zhǎng)632.8nm格子光源模擬，其透過(guò)透鏡后產(chǎn)生具有不同角度的光線(xiàn)（GRID指令可設(shè)置，并用BEAMSCOHERENTDIFFRACT設(shè)置相干性和波動(dòng)性)2.追跡時(shí)用PARABASAL指令完成對(duì)以每條基線(xiàn)為中心的高斯光束定義。用WIDTHS指令控制光的近基光線(xiàn)的縮放因子，使得高斯光束有一定折疊，使光束更平滑。ASAP搭建的邁克爾遜干涉儀3Ddisplay圖C光線(xiàn)追跡4結(jié)果分析1、顯而易見(jiàn)，所成像類(lèi)似于等傾干涉圓紋。2、空氣中的等傾干涉光程差δ=2dconθ=mλ當(dāng)d一定時(shí)，θ越小，conθ越大，m的級(jí)數(shù)也就越大3、以下分別利用shift指令平移，rotate指令旋轉(zhuǎn)分別改變兩臂距離差和M1M2夾角，以顯示不同圖像，驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果。（宏命令$DO可一次觀察多個(gè)圖像。）成像面上光強(qiáng)分布圖4結(jié)果分析初始設(shè)置條件下，M1和M2相互垂直，未修改前，臂長(zhǎng)相差為1cm，結(jié)果如左圖。將其與下圖比較。M2臂長(zhǎng)增加1.5cm后，觀察到條紋數(shù)增多，如左圖M1偏轉(zhuǎn)0.2