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大学物理实验, 2026, 39(4): 7-12     https://doi.org/10.14139/ j.cnki.cn22-1228.2026.04.002
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基于 Mathematica 的法布里-珀罗干涉仪仿真及其在实验教学中的应用#br# #br#
李志秀 ∗ ,张 孔,魏 敏,白雪敏
晋中学院 物理与电子工程系,山西 晋中 030600
Simulation of Fabry-Perot Interferometer Based on Mathematica and Its Application in Experimental Teaching#br#
LI Zhixiu ∗ ,ZHANG Kong,WEI Min,BAI Xuemin
Department of Physics and Electronic Engineering,Jinzhong University,Jinzhong 030600,China
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摘要  针对传统法布里-珀罗干涉仪教学内容仅限于两镜面反射率相等的局限性,基于多光束干涉理论,推导了两镜面反射率不同时的反射光强、透射光强和腔内循环光强的解析表达式。 利用Mathematica 软件开发了具有动态交互功能的仿真系统,通过实时调节两镜面反射率、腔长、介质折射率、入射角等关键参数,系统可直观展示反射光谱、透射光谱和腔内循环光谱的动态演化规律。 根据两镜面反射率的关系,将法布里-珀罗腔划分为阻抗匹配腔、欠耦合腔和过耦合腔三类,弥补了传统教材在
此部分内容的缺失。 将抽象的多光束干涉过程可视化、动态化,可作为大学物理实验课程的有效教学辅助工具,有助于学生建立清晰的物理图像,培养探究式思维能力。
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李志秀
张 孔
魏 敏
白雪敏
关键词:     法布里-珀罗干涉仪  多光束干涉  反射率不匹配  Mathematica 仿真  可视化教学    
Abstract:  Aiming at the limitation that the traditional teaching content of Fabry-Perot interferometer isconfined to the case of equal reflectivity of two mirrors, this paper derives the analytical expressions of reflectedlight intensity,transmitted light intensity,and intracavity circulating light intensity when the reflectivities of thetwo minrors are different, based on the theory of multiple-beam interference.A simulation system with dynamicinteractive functions was developed using Mathematica software. By adjusting key parameters such as thereflectivity of the two mirrors, cavity length, medium refractive index, and incident angle in real-time, thesystem can intuitively display the dynamic evolution of reflection, transmission, and intracavity circulatingspectra. According to the relationship between the reflectivities, the F-P cavity is classified into three types:impedance-matched cavity, under-coupled cavity, and over-coupled cavity, which makes up for the lack of thiscontent in traditional textbooks. This simulation visualizes and dynamizes the abstract process of multiple-beaminterference.It can serve as an effective teaching aid for university physics experiment courses, helping students
establish a clear physical picture and cultivate inquiry-based thinking skills.

Key words:       Fabry-Perot interferometer    multiple-beam interference    reflectivity mismatch    Mathematica simulation    visual teaching
                    发布日期:  2026-08-24     
:     
  O 4-39   
基金资助: 山西省基础研究计划项目(202303021212269);山西省高等学校教学改革创新项目(J20221052;J20231212);晋中学院2025 年人才培养质量提升项目(校教字〔2025〕19 号)
引用本文:    
李志秀 , 张 孔, 魏 敏, 白雪敏. 基于 Mathematica 的法布里-珀罗干涉仪仿真及其在实验教学中的应用#br# #br#[J]. 大学物理实验, 2026, 39(4): 7-12.
LI Zhixiu , ZHANG Kong, WEI Min, BAI Xuemin. Simulation of Fabry-Perot Interferometer Based on Mathematica and Its Application in Experimental Teaching#br#. Physical Experiment of College, 2026, 39(4): 7-12.
链接本文:  
https://dawushiyan.jluct.edu.cn/CN/10.14139/ j.cnki.cn22-1228.2026.04.002  或          https://dawushiyan.jluct.edu.cn/CN/Y2026/V39/I4/7
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