OAS光学分析软件 | 杨氏双缝干涉

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。