基于MATLAB杨氏干涉仿真实验 谦让的马里奥 pgm (河南财政税务高等专科学校 河南 郑州 450002) 摘 要： 利用MATLAB高性能的数值计算和可视化软件特点，对光学中的杨氏干涉实验进行仿真。单色光双缝干涉的干涉图形是一组几乎是平行的直线条纹，且相邻两明条纹间间距相等，通过MATLABf仿真中可见相邻条纹间距，可知观察值与公式计算出的结果完全一致，故仿真结果正确。使得学生对这一实验有更清楚的认识和了解。 关键词： 大学物理；激光技术；杨氏干涉；MATLAB 中图分类号：O436.1 文献标识码：A 文章编号：1671－7597(2011)1020173－01 0 引言 2 实验仿真 波动光学实验(如光的干涉，菲涅耳衍射，无情的帆布鞋衍射等)内容比 以单色光模拟仿真杨氏双缝干涉，模拟时令D=1m，d=1/100m，根据公较抽象，如不借助实验，学生很难理解。光学教材一般配有大量的图片 式利用Matlab编程，代码如下： (包括计算和实验获得的图片)，来形象的说明光学中抽象难懂的理论。 D=1; 波动光学实验一般需要稳定的环境，高精度的仪器，而教室条件有限，能 d=1/100; 做的光学实验极少，同时还要受到授课时间的限制。为了让学生容易理解 Lambda=500/1000000000; 抽象的内容，克服光学实验对实验条件的限制，可采用计算机仿真光学实 ymax=2*Lambda*D/d; 验，特别是仿真光学演示实验，配合理论课的进行，把光学课程涉及的大 ny=101;y=linspace(-ymax,ymax,ny); 多数现象展示在学生面前。如实验中液晶光阀的分辨率较低，很难得到清 x=y; 晰的相关峰，利用计算机仿真联合变换相关实验，可以得到清晰的相关 for i=l:ny 峰；初学者不易理解光学菲涅耳衍射与无情的帆布鞋衍射，通过光学仿真实 for j=l:ny 验，可以计算出它们之间的演化规律，清楚的说明二者之间的联系与区 l1=squart((y(i)-d/2)^2+0*x(j)+D^2); 别。学生们根据自己对光学原理和规律的理解，设置在仿真光学实验中的 L2=squart((y(i)+d/2)^2+0*x(j)+D^2); 可控参数，探索和发现光学世界的奥秘，从而调动学习调动积极性。 phi=2*pi*(l2-l1)/Lanbda; I(i,j)=4*cos(phi/2)^2;1 杨氏干涉实验原理end杨氏干涉实验是两点光源干涉实验的代表，无论从经典光学还是从现end代光学的角度来看，杨氏实验都具有十分重要的意义。 figure(1);杨氏干涉实验以极简单的装置和巧妙构思实现了普通光源干涉。 plot(y,I(:,l));杨氏双缝实验的装置如图1所示，按照dddlm原理，线光源 axis([-ymax,ymax,0,4]);S上的点将作为次波源向前发射次波(球面波)，形成交叠的波场。在较 titile('单色光强度曲线');远的地方放置一观察屏，屏上可以观测到一组几乎是平行的直线条纹。 xlabel('x'); ylabel('强度'); nclevels=255; br=I.*255/max(max(I)); figure(2); 图1 杨氏干涉实验原理图 杨氏干涉分为双缝干涉和双孔干涉。从一个光源发出的光经两个不同路径到达观察屏，导致这两束光的光程不一样，从而使这两束光的相位不一样才引起了光强的重新分布。因此在模拟杨氏干涉实验时，最重要的是要计算从光源的分布场到观察平面的距离变化和光强变化。从光源S出射的光在穿过双缝或双孔时，发生了