光學實驗教具的案例
光學實驗教具應用：雙縫干涉實驗
1.實驗概述
雙縫菲涅爾衍射的原理與夫瑯禾費相同，不同之處僅為菲涅爾衍射用到的光源為點光源，且實際實驗觀測時不需要使用透鏡，僅需在有限遠處放置光屏或觀測相機即可，雙縫菲涅爾衍射示意圖如下：
雙縫干涉將產生等間距的干涉條紋
屏上各條明紋中心的位置為：
屏上各條暗紋中心的位置為：
2.使用VirutalLab Fusion建模仿真
圖1.在軟件中搭建實驗光路
圖2.軟件中的仿真結果
3.實驗教具中的實驗搭建
圖1.實驗教具光路搭建
圖2.實驗教具結果
4.實驗總結
雙縫干涉實驗是光學專業必不可少的一項實驗，為了幫助學習和理解，我們可以在VirtualLab Fusion軟件中輕易地搭建并仿真出來，同時實驗教具的籠式結構也能幫助實驗者快速搭建光路，獲取實驗現象。
展開 訊技自研光學實驗教具應用：光的偏振實驗
實驗概述
將自然光變成偏振光的器件稱為起偏器。用于檢驗偏振光的器件稱為檢偏器。一束自然光通過起偏器后，出射光光矢量的振動方向依賴于起偏器。起偏器和檢偏器允許通過的光矢量的方向是起偏器的透光軸。光通過起偏器、檢偏器后的光強I和兩透光軸夾角θ的關系為
I=I0cos2θ
其中，I0為入射光強。可見若改變兩起偏器間的夾角則出射光強將發生變化。
使用VirutalLab Fusion建模仿真
圖1.在VirtualLab Fusion中搭建實驗光路
圖2.（左）兩偏振片平行
圖3.（右）兩偏振片成45°角
圖4.沿x軸一維曲線疊加（藍色為兩偏振片平行，紅色為兩偏振片45°夾角）
實驗教具中的實驗搭建
圖1.實驗光路
圖2.（左）兩偏振片平行
圖3.（右）兩偏振片成45°角
4.實驗總結
我們在VirtualLab Fusion軟件中可以很輕易地得到一些數值結果，因此很容易驗證馬呂斯定律，而在實驗中也可以通過探測器得到具體地數值結果，在本例中，我們使用接收屏也可以肉眼觀察到兩偏振片相對角度變化過程中光斑亮度的變化。
展開 訊技自研光學實驗教具應用：光的偏振實驗
實驗概述
將自然光變成偏振光的器件稱為起偏器。用于檢驗偏振光的器件稱為檢偏器。一束自然光通過起偏器后，出射光光矢量的振動方向依賴于起偏器。起偏器和檢偏器允許通過的光矢量的方向是起偏器的透光軸。光通過起偏器、檢偏器后的光強I和兩透光軸夾角θ的關系為
I=I0cos2θ
其中，I0為入射光強。可見若改變兩起偏器間的夾角則出射光強將發生變化。
使用VirutalLab Fusion建模仿真
圖1.在VirtualLab Fusion中搭建實驗光路
圖2.（左）兩偏振片平行
圖3.（右）兩偏振片成45°角
圖4.沿x軸一維曲線疊加（藍色為兩偏振片平行，紅色為兩偏振片45°夾角）
實驗教具中的實驗搭建
圖1.實驗光路
圖2.（左）兩偏振片平行
圖3.（右）兩偏振片成45°角
4.實驗總結
我們在VirtualLab Fusion軟件中可以很輕易地得到一些數值結果，因此很容易驗證馬呂斯定律，而在實驗中也可以通過探測器得到具體地數值結果，在本例中，我們使用接收屏也可以肉眼觀察到兩偏振片相對角度變化過程中光斑亮度的變化。
展開 訊技自研光學實驗教具應用：單縫衍射實驗
實驗概述
單縫衍射實驗是非常經典的光學實驗。光在傳播過程中遇到障礙物或小孔時，偏離直線傳播的路徑而繞道障礙物后面傳播，并在障礙物的幾何陰影區和幾何照明區內形成光強的不均勻分布，這種現象稱為光的衍射。
衍射物與光源及接收屏均在有限遠處的衍射稱為菲涅爾衍射，菲涅爾衍射的光源為點光源，實際實驗觀測時不需要使用透鏡，僅需在有限遠處放置光屏或觀測相機即可。單縫菲涅爾衍射的示意圖下圖所示
2. 使用VirutalLab Fusion建模仿真
圖1.軟件建模光路圖
圖2.軟件仿真結果
圖3.沿x軸強度分布
3. 實驗教具中的實驗搭建
圖1.教具實驗光路
圖2.實驗結果
4.實驗總結
單縫衍射的現象是衍射光斑沿x軸（即縫寬的方向）分布，中央主極大的亮度最高，寬度最寬，越往兩側的光斑亮度越低。我們可以通過軟件仿真和實際光路搭建，來理解并查看單縫衍射實驗的現象，實驗教具采用籠式結構，使實驗搭建更為簡便，適用于初學光學的學生使用。
展開 
訊技自研光學實驗教具應用：雙縫干涉實驗
1.實驗概述
雙縫菲涅爾衍射的原理與夫瑯禾費相同，不同之處僅為菲涅爾衍射用到的光源為點光源，且實際實驗觀測時不需要使用透鏡，僅需在有限遠處放置光屏或觀測相機即可，雙縫菲涅爾衍射示意圖如下：
雙縫干涉將產生等間距的干涉條紋
屏上各條明紋中心的位置為：
屏上各條暗紋中心的位置為：
2.使用VirutalLab Fusion建模仿真
圖1.在軟件中搭建實驗光路
圖2.軟件中的仿真結果
3.實驗教具中的實驗搭建
圖1.實驗教具光路搭建
圖2.實驗教具結果
4.實驗總結
雙縫干涉實驗是光學專業必不可少的一項實驗，為了幫助學習和理解，我們可以在VirtualLab Fusion軟件中輕易地搭建并仿真出來，同時實驗教具的籠式結構也能幫助實驗者快速搭建光路，獲取實驗現象。
息！
展開 訊技自研光學實驗教具應用：單縫衍射實驗
實驗概述
單縫衍射實驗是非常經典的光學實驗。光在傳播過程中遇到障礙物或小孔時，偏離直線傳播的路徑而繞道障礙物后面傳播，并在障礙物的幾何陰影區和幾何照明區內形成光強的不均勻分布，這種現象稱為光的衍射。
衍射物與光源及接收屏均在有限遠處的衍射稱為菲涅爾衍射，菲涅爾衍射的光源為點光源，實際實驗觀測時不需要使用透鏡，僅需在有限遠處放置光屏或觀測相機即可。單縫菲涅爾衍射的示意圖下圖所示
2. 使用VirutalLab Fusion建模仿真
圖1.軟件建模光路圖
圖2.軟件仿真結果
圖3.沿x軸強度分布
3. 實驗教具中的實驗搭建
圖1.教具實驗光路
圖2.實驗結果
4.實驗總結
單縫衍射的現象是衍射光斑沿x軸（即縫寬的方向）分布，中央主極大的亮度最高，寬度最寬，越往兩側的光斑亮度越低。我們可以通過軟件仿真和實際光路搭建，來理解并查看單縫衍射實驗的現象，實驗教具采用籠式結構，使實驗搭建更為簡便，適用于初學光學的學生使用。
展開 訊技自研光學實驗教具應用：單縫衍射實驗
實驗概述
單縫衍射實驗是非常經典的光學實驗。光在傳播過程中遇到障礙物或小孔時，偏離直線傳播的路徑而繞道障礙物后面傳播，并在障礙物的幾何陰影區和幾何照明區內形成光強的不均勻分布，這種現象稱為光的衍射。
衍射物與光源及接收屏均在有限遠處的衍射稱為菲涅爾衍射，菲涅爾衍射的光源為點光源，實際實驗觀測時不需要使用透鏡，僅需在有限遠處放置光屏或觀測相機即可。單縫菲涅爾衍射的示意圖下圖所示
2. 使用VirutalLab Fusion建模仿真
圖1.軟件建模光路圖
圖2.軟件仿真結果
圖3.沿x軸強度分布
3. 實驗教具中的實驗搭建
圖1.教具實驗光路
圖2.實驗結果
4.實驗總結
單縫衍射的現象是衍射光斑沿x軸（即縫寬的方向）分布，中央主極大的亮度最高，寬度最寬，越往兩側的光斑亮度越低。我們可以通過軟件仿真和實際光路搭建，來理解并查看單縫衍射實驗的現象，實驗教具采用籠式結構，使實驗搭建更為簡便，適用于初學光學的學生使用。
展開 訊技自研光學實驗教具應用：單縫衍射實驗
實驗概述
單縫衍射實驗是非常經典的光學實驗。光在傳播過程中遇到障礙物或小孔時，偏離直線傳播的路徑而繞道障礙物后面傳播，并在障礙物的幾何陰影區和幾何照明區內形成光強的不均勻分布，這種現象稱為光的衍射。
衍射物與光源及接收屏均在有限遠處的衍射稱為菲涅爾衍射，菲涅爾衍射的光源為點光源，實際實驗觀測時不需要使用透鏡，僅需在有限遠處放置光屏或觀測相機即可。單縫菲涅爾衍射的示意圖下圖所示
2. 使用VirutalLab Fusion建模仿真
圖1.軟件建模光路圖
圖2.軟件仿真結果
圖3.沿x軸強度分布
3. 實驗教具中的實驗搭建
圖1.教具實驗光路
圖2.實驗結果
4.實驗總結
單縫衍射的現象是衍射光斑沿x軸（即縫寬的方向）分布，中央主極大的亮度最高，寬度最寬，越往兩側的光斑亮度越低。我們可以通過軟件仿真和實際光路搭建，來理解并查看單縫衍射實驗的現象，實驗教具采用籠式結構，使實驗搭建更為簡便，適用于初學光學的學生使用。
展開 光學實驗的VirtualLab設計仿真研究
呂依穎
（棗莊學院 光電工程學院，山東 棗莊 277160）
摘要：仿真模擬軟件的使用在光學研究中具有非常重要的意義。本文介紹了最新的光學建模與分析軟件VirtualLab，通過其在光學理論和實驗中的應用舉例，模擬了單縫衍射現象，邁克耳遜干涉儀實驗裝置和雙折射晶體產生的偏振現象，并探討了該軟件在設計型實驗中的應用。
關鍵詞：光學實驗；virtualLab仿真；衍射;邁克爾遜干涉實驗；偏振現象
光學實驗的VirtualLab設計仿真研究
呂依穎
（棗莊學院 光電工程學院，山東 棗莊 277160）
摘要：仿真模擬軟件的使用在光學研究中具有非常重要的意義。本文介紹了最新的光學建模與分析軟件VirtualL ab，通過其在光學理論和實驗中的應用舉例，模擬了單縫衍射現象，邁克耳遜干涉儀實驗裝置和雙折射晶體產生的偏 振現象，并探討了該軟件在設計型實驗中的應用。
關鍵詞：光學實驗；virtualLab仿真；衍射;邁克爾遜干涉實驗；偏振現象
VirtualLab Fusion物理光學基礎實驗及應用
課程簡介
本課程使用基礎光學的教育案例，以直觀的形式對光的基本特性進行展示，并引申為現代光學的實際應用。學員可在這門課程中發現一個新的光學世界，不再是數學公式的堆砌，理論的空談，也不是死板的儀器操作，而是虛擬實驗的直觀展示。課程中我們使用多元化光學仿真平臺VirtualLab Fusion進行虛擬仿真實驗，不僅可以加深對基礎現代光學的理論理解，有助于構架個人理論體系，而且將發散思維與實際應用進行關聯，事實驗證，對于后期研究有所助益。
本課程內容涵蓋幾何光學，物理光學，信息光學等領域實驗。
課程大綱
第一天
1.
VirtualLab Fusion軟件簡介
?
建模及場追跡原理介紹
?
VirtualLab Fusion用戶界面的基礎操作
2.
VirtualLab Fusion中的非序列場追跡
?
非序列追跡的通道配置
?
對平面或曲面模擬標準具的建模
?
準直系統鬼像效應的分析
3.
參數掃描，參數優化等
?
光纖耦合透鏡參數優化
?
湍流下的光纖耦合效率分析
4.
光學系統中的衍射
?
手機鏡頭中的衍射與鬼像仿真
?
微透鏡陣列系統與波前傳感
?
利用折衍混合透鏡進行消色差
Q&A
第二天
1.
干涉實驗
?
干涉儀應用（不同的面型檢測，光束準直測試等）
?
由陡峭浮雕結構引起的干涉儀衍射的研究
2.
展開 
VirtualLab Fusion 物理光學實驗教程
[圖片]
VirtualLab Fusion 物理光學實驗教程
[圖片]
接近海森堡極限的實驗光學相位測量
量子增強光學相位估計有望改進目前使用干涉測量的所有測量精度。這種光學量子計量可以分為兩個不同的任務。在相位檢測中，一個非常具體的情況是確定關于已經眾所周知的相位中的小偏差。原則上，使用最大路徑糾纏的NOON狀態可以為該任務提供最佳靈敏度。更具挑戰性的任務是相位測量，有時稱為初始相位測量，目的是在沒有關于其值的先驗信息的情況下確定未知相位φ。在這種情況下，使用光學相移自適應量子測量，或糾纏自適應量子測量的多次通過方法，已經證明能夠超過散粒噪聲限制（SNL）。SNL表示通過一定數量光子相移的N個獨立樣本可實現的最小方差。相位測量方案不限于光學方法：例如，等效技術還使用在由磁場引起的單NV中心疊加態的相移測量上。
圖1 光學相位測量概念。a，用于估計未知相位φ的基本干涉設置；b，高級干涉儀的概念方案，其包括多次（p）通過的相移φ和參考臂中可控相位θ的；c，b中所示干涉儀的量子電路表示；d，用于N = 3源的海森堡極限干涉相位估計的量子電路。原則上，該協議可擴展到更高的N；e，用于制備最佳狀態的量子電路。
一開始光學相位測量的任務就是完全估計未知的相位，在具有開銷因子的情況下，已經通過實驗證明其精度超出了SNL，甚至達到了最終界限，海森堡極限（HL）。然而，現有的方法甚至在原理上都不能達到最佳可能的精度，從而精確地飽和HL。近日，格里菲斯大學的科學家演示了一種解決量子計量學的一個懸而未決的基本問題的技術：如何在最佳的HL上測量相位？它們提出了一個具體的方法來實現以前在理論上提出的概念方案，并實施實驗。與之前的光子初始相位估計實驗一樣，格里菲斯大學的科學家在檢測資源方面描述了實驗的實施質量——它依靠概率狀態制備和測量方案，在精度計算時只考慮成功的符合檢測。因此，科學家證明了該方案的原理，將來可以擴展到刪除后選擇性要素。光子光學相位測量的基本概念如圖1a所示。
展開 VirtualLab Fusion系列課程 | VirtualLab Fusion物理光學基礎實驗及應用
[圖片]
