OAS光学分析软件 | 杨氏双缝干涉实验

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杨氏双缝干涉实验作为验证光波动性的经典实验，在光学研究中具有举足轻重的地位。本文详细介绍了基于OAS光学分析软件构建的杨氏双缝干涉实验模型。通过软件的数字建模技术，不仅能直观呈现干涉现象的动态过程，还可灵活调整实验参数，系统研究不同条件下干涉条纹的分布规律及其演化特征。

简介

本文示例基于杨氏双缝干涉实验原理，通过构建OAS计算模型模拟光通过双缝分束为两列相干光的过程，分析其在光屏上叠加形成的干涉条纹特征（如明暗相间、等间距分布），从而实现对双缝干涉现象的理论与计算结合研究。

建模过程

杨氏干涉可以简化为两个点源发出的球面波的干涉场，其OAS计算模型如图1所示。其中缝宽度为0.02mm，缝间距为0.2mm，左右狭缝的高度均为10mm。光源波长为0.6328um，系统焦距1mm，传输距离75mm。两点光源在xy平面上的相对位置，通过追迹中的选带传输参数选择进行确定。计算结果如图2(a)和（b）所示。图a给出了杨氏双孔干涉在平行双孔两线的观察屏Π面上的干涉条纹强度分布，干涉条纹为平行条纹。图2(b)给出了垂直两点光源连线平面上的干涉条纹。

计算结果

图2（a）给出了杨氏双孔干涉实验在观察屏Π面上的干涉条纹强度分布，图（b）干涉条纹的远场分布。

通过改变双孔间距或观察屏的距离，杨氏干涉条纹间距越发生变化。图3（a）改变双缝间隔，其是图2（a）的两倍是的干涉条纹，其它条件相同（比如波长为550nm），其干涉条纹比图2（a）缩小了一倍；图3（b）波长为1064nm波长，相比图（a）干涉条纹间距增加了一倍。在两百多年前，杨氏基于这一原理，提出了光波长的概念，并测量了七种颜色光的波长。可以想像，当使用白光作为实验光源时，将出现彩色条纹，零级为白色，两侧依次由短波到长波分布着蓝、绿、黄、红等颜色。