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基于Matlab的光学等厚干涉实验仿真获奖科研报告论文【摘要】通过Matlab软件编程，实现对光学等厚干涉的计算机仿真，仿真结果正确的展示了等厚干涉这一光学现象，对于光学的教学和学习具有很好的帮助作用。【关键词】等厚干涉Matlab仿真1TP391.91A12095-308901-0176-021.引言在计算机技术迅速发展的今天，光学实验仿真受到越来越多的科研工作者和教育者的广泛关注。其中主要有两个方面：第一是在科学计算方面，利用仿真实验的结果指导实际实验，减少和避免贵重仪器的损伤：第二是在光学教学方面，将抽象难懂的光学概念和规律，由仿真实验过程直观的描述，让学生饶有兴趣的掌握知识。本文在光学理论的基础上，编写了MATLAB程序代码，实现了等厚干涉的实验仿真。2.等厚干涉的基本原理当光源照到一块由透明介质做的薄膜上时，光在薄膜的上表面被分割成反射和折射两束光（分振幅），折射光在薄膜的下表面反射后，又经上表面折射，最后回到原来的媒质中，在这里与反射光交迭，发生相干。只要光源发出的光束足够宽，相干光束的交迭区可以从薄膜表面一直延伸到无穷远。薄膜厚度相同处产生同一级的干涉条纹，厚度不同处产生不同级的干涉条纹。这种干涉称为等厚干涉。如图1所示。由于介质的折射率满足n1n3的条件，两束反射光的光程差按其计算公式为■（1）图1等厚干涉由于各处薄膜的厚度e不同，光程差也不同，因而产生明暗相间的干涉条纹。明纹条件为■（2）明纹所在处的厚度为■（3）暗纹条件为■（4）暗纹所在处的厚度为■（5）这里k是干涉条纹的级次，k=0的零级条纹这里应为暗纹，出现在厚度为零处即棱边处。3.仿真过程及结果基于上述原理分析，假设波长为500nm，楔形角大小为0.000001rad。通过Matlab编程，则得到相应的仿真结果。实现等厚干涉仿真程序如下：Clear%清除原有变量Lambda=500*（1e-9）；%设定波长theta=1*（1e-6）；%设定倾角ni=500；%微元个数ds=linspace（0，0.0005，ni）；%竖直方向分割fork=1：niy（k）=ds（k）/sin（theta）；%水平方向的对应坐标Delta=2*ds（k）+Lambda/2；%对应点的光程差Phi=2*pi*Delta/Lambda；%对应点的相位差B（k，：）=4*cos（Phi/2）.^2；%光强与相位差相联系endfigure（gcf）；%以下为形成图像过程，将光强与图像辉度相对应NCLevels=250；Br=（B/4.0）*NCLevels；image（0，y，Br）；colormap（gray（NCLevels））；title（'二维强度分布'）；图2等厚干涉条纹运行上述程序即可获得等厚干涉条纹分布图，如图2所示。由图可见，图样是明暗相间的条纹，相邻两条亮条纹或暗条纹对应的光程差都为λ，所以从一个条纹过度到相邻一个条纹，平板的厚度改变为λ∕2n。4.结束语在光学干涉教学中，光学理论复杂抽象，实验演示难度大。本文基于Matlab仿真技术，利用matlab简单易学、编程效率高、图形处理功能强大的特点，将其作为光学实验演示平台，很好地解决真实的光学实验因环境限制而不能进入课堂的难题。通过仿真不仅可以提高对光学理论的学习效率，还可以增强对光学规律的理解能力，受到很好的教学效果。