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牛顿环现象是光学中典型的等厚干涉现象,常被用于测量透镜曲率半径或检测光学表面平整度。通过MATLAB实现其动态模拟,能直观展示曲率半径变化对干涉环的影响。
核心思路是利用光的干涉原理建立数学模型。当平凸透镜与平面玻璃接触时,空气间隙形成劈尖结构。入射光在空气层上下表面反射后发生干涉,光程差公式决定了明暗环分布。通过调整曲率半径参数,可动态改变环的疏密程度。
动画实现要点包括: 基于曲率半径和波长计算各点光程差 将光强分布转化为灰度或彩色图像 通过循环逐步改变曲率半径参数 使用图像刷新函数实现动态效果
该模拟再现了迈克尔逊干涉仪调节时的视觉效果:当曲率半径增大时,干涉环向中心收缩并湮没;减小时则从中心不断冒出新环。这种动态演示比静态图像更利于理解参数变化对干涉图案的影响规律。
此类程序稍作修改即可拓展用于其他等厚干涉现象的模拟,如油膜干涉、楔形平板干涉等,是光学教学和研究的实用工具。