杨氏双缝干涉实验是光的波动性的经典验证实验,在光学领域具有举足轻重的地位。这篇文章介绍了OAS中,杨氏双缝干涉的模型搭建,通过OAS的建模,不仅能够直观呈现干涉现象,还能灵活改变参数,探索不同条件下的干涉条纹的变化。
简介
本模型模拟双缝将光分成两束相干光,这两束光在光屏上叠加,形成一系列明暗相间、等间距条纹。
案例介绍
本文示例的目标是创建一个杨氏双缝干涉OAS计算模型,并分析干涉条纹。
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。

杨氏最初采用双孔干涉实验,后来又改进为双缝干涉实验,以利用更多的光源能量,提高干涉条纹的亮度。为了在提高亮度的同时不降低条纹衬比度,三个狭缝应严格平行。现代使用激光光源作干涉实验,由于激光的高度相干性,不再需要前面的单孔,用激光直接照明双孔即可得到清晰的干涉条纹。