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DAY 6
3
自我挑戰組

AI救我系列 第 6

Day 6 - 光學干涉:在python上計算光的干涉強度

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今天我們來看看光的干涉現象,首先先科普一下:

光學干涉
干涉是指當兩束或多束光波相遇時,彼此之間會產生的相互作用。干涉分為建設性干涉和破壞性干涉。

  • 建設性干涉:當兩束光波的波峰或波谷重合時,會產生強度加強的光波。公式表示如下:
    https://ithelp.ithome.com.tw/upload/images/20240918/201684421XA8vDxkAn.png

  • 其中,Itotal 為總強度,I1 與I2 為兩光波的強度,Δϕ為相位差。

  • 破壞性干涉:當一束光波的波峰與另一束光波的波谷相遇時,光強度會減弱甚至消失。此時相位差為π的奇數倍。

接下來,我們有請chatGPT幫我們使用numpy和matplotlib來模擬干涉:

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

# 定義I1和I2 強度以及相位差Δϕ
I1 = 1
I2 = 0.5
phi = np.linspace(0, 2 * np.pi, 1000)  #相位差0 至 2π

#利用公式計算總強度
I_total = I1 + I2 + 2 * np.sqrt(I1 * I2) * np.cos(phi)

# 繪製圖表
plt.figure(figsize=(10, 6))
plt.plot(phi, I_total, label=r'$I_{total} = I_1 + I_2 + 2\sqrt{I_1 I_2}\cos(\Delta \phi)$', color=‘paleturquoise’)
plt.xlabel(r'$\Delta \phi$', fontsize=14)
plt.ylabel(r'$I_{total}$', fontsize=14)
plt.title('Interference Intensity vs Phase Difference', fontsize=16)
plt.legend(fontsize=12)
plt.grid(True)
plt.show()

https://ithelp.ithome.com.tw/upload/images/20240918/20168442UBF55fbgcn.png

這次使用chatGPT,出來的結果無誤不需要再微調,製圖呈現也很仔細。
我們可以看到相位差在0了時候兩光是建設性干涉,光強度最強,到3點多的時候光強度最弱。

最後我就修改了顏色->paleturquoise看起來更美一點~
那麼各位,明天繼續!


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