1.實驗目的

用計算機觀察單色球面波和平面波的光場分布，對理解角譜希望能夠有所加深，和平面光傳播方向與波長的關(guān)系

2.實驗原理

2.1光場表示與包裹相位及獲取

光場可以表達為下式：

其中，Re{}表示取實部，實用中往往忽視不寫。同時由于光波段的振動的頻率 ? 太快，目前難以探測測器的捕獲速度需要超過 1 飛秒才能記錄，這對現(xiàn)有的商 業(yè)相機是不可能的。往往探測到是是光強的平均值。因而光波場的空間分布常用丟棄時間項，用空間分布表示：

這個復函數(shù)就是復振幅，光振幅為模，初始相位為幅角，其幅角可以利用下式計算：

但這樣計算得到的相位值限制在 (??,?] ,而非真正的連續(xù)相位通常稱為包裹相位（wrapped phase）

干涉光場可用振幅為1的垂直入射相關(guān)光干涉，將其相位轉(zhuǎn)化為干涉條紋觀察是常見的相位獲取的方法之一。

2.2球面波復振幅

發(fā)散球面波:

會聚球面波：

編輯

對于x,y平面上對于s點張角不大的范圍有：

也就是滿足傍軸體哦阿健，進行泰勒級數(shù)展開，并且省略高階項：

編輯切換為居中

將其帶入上述的發(fā)散球面波和會聚球面波中，可以分別獲得其表達式如下：

?發(fā)散球面波

?會聚球面波

2.3平面波的復振幅

平面波的特點是，波陣面都是平面，常用激光經(jīng)過擴束準直近似獲得：

編輯

由于?,方向余弦α，β，γ獨立

于是可以將平面波的復振幅表示為：

其中 ?為復常數(shù)（將上面關(guān)系帶進去計算很容易得到）

編輯切換為居中

得，因此平面波在信息光學中及其重要！

3.實驗內(nèi)容

編輯切換為居中

4.程序和實驗結(jié)果

實驗結(jié)果;

編輯切換為居中

編輯切換為居中

實驗解決了我之前對于相位和包裹相位之間得一些疑惑點,在很多時候自己觀察到的都是相位得幅值圖看起來就和干涉場圖類似。

平面波的代碼：

實驗結(jié)果：

編輯切換為居中

編輯切換為居中

而針對于這個干涉后的頻譜分離的這個原因，自己還不能給出滿意的解釋，我的猜測是黃色的是1的傅里葉變換，另外兩邊是 ? 和 ?? 的傅里葉變換頻譜。

期待大家的討論！