Python光學(xué)仿真之對光的干涉理解學(xué)習(xí)
光的干涉
干涉即兩束光在疊加過程中出現(xiàn)的強(qiáng)度周期性變化情況，其最簡單的案例即為楊氏雙縫干涉。
如圖所示，光從 S S S點發(fā)出，通過兩個狹縫 S 1 , S 2 S_1,S_2 S1,S2，最終匯聚在右側(cè)的干涉屏上，在不同位置處將會產(chǎn)生不同的相位差。
import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt #兩束光疊加 waveAdd = lambda I1,I2,theta : I1+I2+2*np.sqrt(I1*I2)*np.cos(theta) #同一束光經(jīng)過小孔之后的光程差，dSlit為小孔間距,dWave為波長 #point為衍射屏上某點，theta為衍射屏相對小孔所在直線傾角 def interSlit(dSlit,point=(1,1,1),n=1,dWave=1.06e-6): pVar = sum(np.array(point)**2) + 0.25*dSlit**2 delt = 2*np.pi*n/dWave*( np.sqrt(pVar+point[0]*dSlit)- np.sqrt(pVar-point[0]*dSlit)) return delt #楊氏干涉，只考慮x方向 #dSlit：小孔間距；dScreen：衍射屏距離 #nGrid：網(wǎng)格個數(shù)；dGrid：網(wǎng)格間距 def interYang(dSlit=1e-3,dScreen=1,n=1,I1=1,I2=1, dWave=1.06e-6,nGrid=500,dGrid=1e-5): xAxis = np.arange(-nGrid,nGrid+1)*dGrid I = [waveAdd(I1,I2,interSlit( dSlit,(x,0,dScreen),n,dWave)) for x in xAxis] plt.plot(xAxis,I) plt.show()
得到的衍射強(qiáng)度圖為
雙縫干涉是一個非常實用的模型，可以應(yīng)用到許多光學(xué)裝置中，例如Fresnel雙面鏡，F(xiàn)resnel雙棱鏡，Lloyds鏡，Billet剖開透鏡等等。其中Frenel雙面鏡如圖所示
光源入射到雙面鏡之后在鏡后產(chǎn)生了兩個像點 P , Q 二者相當(dāng)于一對小孔，于是可以在右側(cè)的干涉屏上產(chǎn)生干涉。
其仿真過程與楊氏干涉只差一個小孔的轉(zhuǎn)換，圖像亦如出一轍。
#alpha為雙鏡銳角，dSA為光源到劈點距離，dScreen為S像點連線到干涉屏距離 def lensFresnel(alpha=0.1,dSA=1e-3,dScreen=1, n=1,I1=1,I2=1,dWave=1.06e-6, nGrid=500,dGrid=1e-4): dSlit = 2*dSA*np.sin(alpha) interYang(dSlit,dScreen,n,I1,I2,dWave,nGrid,dGrid)
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