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摘 要：研究光波的干涉特性,对进一步了解干涉的过程和实质,分析光学图像的空间频谱分布等具有十分重要的意义。然而,迈克尔逊干涉仪的调节具有一定的难度，人工计数比较枯燥。利用计算机仿真良好的可控性、无破坏、易观察及低成本等优点,可以数字化模拟现代光学实验，达到更理想的效果。本文探讨利用MATLAB软件实现迈克尔逊干涉实验的计算机仿真。该仿真能使迈克尔逊干涉理论与实验很好地结合起来，直观显示实验现象，具有一定的应用价值。63372
毕业论文关键词：干涉，迈克尔逊干涉仪，MATLAB，仿真
Abstract：Researching on interference of light waves, we can know the property of interference well, and learn more about the process and substance of interference. It is also of great significance for the analysis of spatial distribution of the optical image of the spectrum. However, the adjustment of Michelson interferometer has certain difficulty, at the same time, it is boring to count manually. Take advantages of computer simulation such as good controllability, no damage, easy to observe and low cost, etc., modern optical experiments can be digitized analogued in order to achieve better results. The computer simulation realization of Michelson interference experiment by using MATLAB software is discussesed in this paper. The simulation in which the experiment results can be showed directly can make the Michelson interference theory and experiment combined well with each other. Therefore it has some value of application.
Keywords: interference ，Michelson interferometer，MATLAB，simulation
1 引言 4
2 光的干涉 4
2.1 相干条件 5
2.2 干涉的实现方法 5
2.3 实现干涉的实验装置 6
2.4 本章小结 6
3 迈克尔逊干涉仪 7
3.1 干涉条纹性质 7
3.2 等倾干涉 8
3.3 等厚干涉 9
3.4 本章小结 10
4 迈克尔逊干涉仪的MATLAB仿真 10
4.1 等厚干涉的MATLAB仿真 10
4.2 等倾干涉的MATLAB仿真 11
4.3 本章小结 14
结 论 15
参考文献 16
致 谢 17
1 引言
光的干涉现象、衍射现象和偏振现象是光波波动过程的基本特征，是波动光学研究的主要对象。1802年Thomas Young(杨氏)最早用实验的方法研究光的干涉现象，之后菲涅尔等物理学家用波动理论完美地解释和说明了干涉产生的各种细节问题，到19世纪末干涉理论已经得到了很好的完善。1881年Michelson为了研究“以太”是否存在的问题设计并发明了迈克尔逊干涉仪。在迈克尔逊干涉仪中，两束相干光的光程差可以通过反射镜的平移来实现改变，因此可以在迈克尔逊干涉仪的其中一个光路中安置待测物体，从而测量物体的折射率。
然而,迈克尔逊干涉仪的调节具有一定的难度，人工计数又比较枯燥且容易出错，实验操作难度较大。随着计算机技术的发展，传统的物理教学内容和方法也在不断地更新。针对一些重要的物理现象的产生和规律的总结，除了采用理论说明和实验观察相结合的方法之外，还可以采用数字化图形化编程技术，在计算机软件上进行模拟和仿真。通过控制有关参数的变化,来观察物理现象,从而总结实验规律,在辅助教学方面可以起到一定的帮助。数字化仿真模拟现代光学实验操作，能够达到更理想更精准的效果。本文根据干涉原理分析了迈克尔逊干涉仪实验中产生的等倾干涉现象，得到了接收屏上圆形等倾干涉条纹的光强分布与入射角之间的关系。利用MATLAB仿真软件实现迈克尔逊干涉实验的计算机仿真。在MATLAB编辑界面上编写程序，运行后得到了迈克尔逊干涉仪圆形等倾干涉条纹的图样。该仿真结果通过干涉图样的呈现,清晰地反应了条纹特性。以模拟的方式克服了人工实验过程中的诸多不便。在计算机仿真中，参数的改变以及变量的控制很容易实现，因而能够更直观地了解迈克尔逊干涉仪产生的圆形等倾干涉条纹的特点。MATLAB仿真使迈克尔逊干涉原理同实际实验操作很好地结合,具有一定的应用价值。