基于ASAP的散射光双光束干涉仿真

基于ASAP的散射光双光束干涉仿真光电1312班李修哲李钟炜张洋洋胡琦安昊黄海章2023/2/5two-beam-interference——divergingbeams目录1234编程思路视频分析仿真结果分析原理介绍1视频分析首先由氦氖激光器产生光束，光线经一次平面镜转向射入透镜以产生不同角度的光线，再经一次平面镜转向射入迈克尔孙干涉仪产生干涉，光线从迈克耳孙干涉仪出来经平面镜转向射到屏幕出现干涉条纹。最开始时迈克耳孙干涉仪中平面镜M1和平面镜M2垂直，产生类似于等倾干涉，故屏幕上出现圆环形干涉条纹。接着改变平面镜M2的位置，即改变其中一干涉臂的长度（增大），此时屏幕圆环形干涉条纹数增多。然后改变平面镜M1的角度，这时屏幕上条纹形状会发生变化，变为弧形。接下来同时调节平面镜M1的角度和平面镜M2的位置使屏幕上的干涉条纹全亮或全暗。这个实验利用迈克尔逊干涉仪产生了不同形状的干涉条纹。2原理介绍1、迈克耳孙干涉仪是应用光的干涉原理，测量长度或折射率的精密的光学仪器2、通过调节该干涉仪，可得等厚条纹和等倾圆纹3、该仪器利用分振幅法产生双光束迈克尔逊干涉仪装置示意图2原理介绍光束射到与光束成45˚倾斜的分光板G1上，G1的后表面镀有铝或银的半反射膜。分成的两束光沿着不同的方向射到两个平面镜M1和M2上，经两平面镜反射至G1后汇合在一起。仔细调节M1和M2，就可以在E处观察到干涉条纹。G2为补偿板，其材料和厚度与G1相同，用以补偿光束的光程，使两光束玻璃中走过的光程大致相等。迈克尔逊干涉仪装置示意图2原理介绍当M1和M2垂直时，像M'2是M2对半反射膜的虚象，其位置在M1附近。当所用光源为单色扩展光源时，我们在E处观察到的干涉条纹可以看作实反射镜M1和虚反射镜M'2所反射的光叠加而成的。当两者距离一定时，光程差δ随着入射角θ的变化而改变，同一倾角的各对应点的两反射光线都具有相同的光程差，这样的干涉，其光强分布由各光束的倾角决定，称为等倾干涉条纹迈克尔逊干涉仪装置示意图3编程思路系统建模产生光线光线追迹stepAstepCstepBA系统建模左图所示为我们搭建的光学系统：1.凸透镜和一层镀有半透半反膜的平面玻璃板均使用肖特BK7玻璃2.M2距离半反膜中心100cm,M1距离半反膜中心101cm3.M1M2相互垂直，平面玻璃板倾角为45度(旋转使用GROUP指令对群作用）4.单色光不需加入补偿板抵消色散ASAP搭建的迈克尔逊干涉仪PLOT图B产生光线左图所示为3Ddisplay图：1.He-Ne激光器用波长632.8nm格子光源模拟，其透过透镜后产生具有不同角度的光线（GRID指令可设置，并用BEAMSCOHERENTDIFFRACT设置相干性和波动性)2.追迹时用PARABASAL指令完成对以每条基线为中心的高斯光束定义。用WIDTHS指令控制光的近基光线的缩放因子，使得高斯光束有一定折叠，使光束更平滑。ASAP搭建的迈克尔逊干涉仪3Ddisplay图C光线追迹4结果分析1、显而易见，所成像类似于等倾干涉圆纹。2、空气中的等倾干涉光程差δ=2dconθ=mλ当d一定时，θ越小，conθ越大，m的级数也就越大3、以下分别利用shift指令平移，rotate指令旋转分别改变两臂距离差和M1M2夹角，以显示不同图像，验证试验结果。（宏命令$DO可一次观察多个图像。）成像面上光强分布图4结果分析初始设置条件下，M1和M2相互垂直，未修改前，臂长相差为1cm，结果如左图。将其与下图比较。M2臂长增加1.5cm后，观察到条纹数增多，如左图M1偏转0.2