杨氏双缝干涉 matlab仿真,基于MATLAB的杨氏双缝干涉实验仿真.pdf

基于MATLAB的杨氏双缝干涉实验仿真.pdf

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第 27卷 湖北师范学院学报 自然科学版 Vol27

第 1期 Jou rnal of Hubei Norm al U n iversity (N atu ral Science) No1, 2007

基于 MA TLAB 的杨氏双缝干涉实验仿真

毛欲民,洪家平

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湖北师范学院 计算机科学系 ,湖北 黄石 　435002

摘要 :根据杨氏双缝干涉的理论 ,利用 MA TLAB 语言编写程序对该实验进行计算机仿真 ,该仿真程序能够

绘制单色光和非单色光的杨氏双缝干涉图样和光强分布曲线 ,并且同步计算出相应的条纹间距和对比度 ;

此外 ,设计了仿真实验的图形用户界面 ,用户可以根据显示的杨氏双缝干涉模型更改实验参数 ,直观地分

析各参数的变化对于干涉结果的影响 ,为光学的理论分析与实验教学提供了方便 ,为相关课件的设计提供

了新的途径 。

关键词 :杨氏双缝干涉 ;MA TLAB ;计算机仿真 ; 图形用户界面

中图分类号 : O436. 1; TP391. 9　　文献标识码 : A 　　文章编号 : 100927 14 (2007) 01 0017 04

在通常的杨氏双缝干涉操作实验中 ,实验参数的改变引起干涉条纹的变化不明显 ,不易观察 ,难

以充分展示实验的全部特征 ,加上实验需要特定的仪器和场所 ,给教学和研究带了许多不便 。本文在

杨氏双缝干涉理论的基础上 ,利用 MA TLAB 强大的计算和绘图功能 ,通过利用计算机对杨氏双缝干

涉实验进行仿真 ,仿真程序可以显示单色光和非单色光入射时的干涉图样和光强分布曲线 , 同时计算

出相应的条纹间距和具体点的对比度 。此外 ,还设计了图形用户界面 ,用户可以设置不同的实验参

数 ,定性和定量地分析各参数对实验结果的影响 。

1　杨氏双缝干涉实验

杨氏双缝干涉实验装置如图 1所示 : S 发出的光波射到光屏上的两个小孔 S 和 S , S 和 S 相距

1 2 1 2

很近, 且到 S 等距; 从 S1 和 S2 分别发散出的光波是由同一光波分出来的, 所以是相干光波, 它们在距

离光屏为 D 的屏幕上叠加, 形成一定的干涉图样 。

假设 S 是单色点光源, 考察屏幕上某一点 P , 从

S 1 和 S2 发出的光波在该点叠加产生的光强度为 :

δ ( )

I = I + I + 2 I I co s 1

1 2 1 2

式中, I 和 I 分别是两光波在屏幕上的光强度, 若实

1 2

验装置中 S 和 S 两个小孔大小相等, 则有 I = I =

1 2 1 2

δ

I ; 是相位差,

0

r - r

δ π 2 1 ( )

= 2