清华光电融合芯片算力是GPU的3000多倍？媒体搞出的大新闻(4)

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2024-12-02 14:18:14 风云之声

马赫-曾德尔干涉仪示意图

如图，马赫-曾德尔干涉仪的图像效果是，检测盒（test cell）中的火焰物体，在右方显示为白色火焰（相长干涉，Constructive Interference），上方显示为黑色火焰（相消干涉，Destructive Interference）。核心装置是左下和右上两个“半镀镜”，镀膜的厚度很小，正好让45度角入射的一半光线透射过去，一半反射走。光源经过透镜形成准直光束，被左下的半镀镜分成两道，往上走的叫“样品光束”，平走的叫“参考光束”，半镀镜等于起到了“分光器”（beamsplitter，BS）的作用。参考光束的光路上有一个补偿盒（compensating cell），是和检验盒（test cell）一样的玻璃盒，消除两条光路除样品外的额外影响。精心调整，让两条光路距离一样。两个光束分别被左上和右下的镀银镜全反射，又在上方的半镀镜遇上，一半样品光束透射过它，和被它反射的一半参考光束一起到达右边探测器（屏幕），发生相长干涉；一半样品光束被它反射，和透射过它的一半参考光束一起到达上面的探测器，发生相消干涉。

你可能想问，既然两条光路距离相同，为什么不是两边都是相长干涉，而是一边相长，一边相消？关键原理是，反射有可能改变相位，也可能不变。最终两束光相位相反就是相消干涉，相位相同就是相长干涉。仔细观察，左下的半镀镜是镀膜（细黑条）在上、玻璃（粗灰条）在下；右上的半镀镜是玻璃在上、镀膜在下。

反射相位改变与否的规律是由菲涅尔方程决定的：在低折射率介质里传的波动，进入高折射率的介质，波动相位会变。也就是从低到高反射，相位会变，但从高到低反射，相位不变。样品光束在左下半镀镜反射走，是从空气到镀膜，空气折射率低于镀膜，会改变一次相位（参考光束被右上半镀镜反射类似）。而样品光束在右上半镀镜反射走，是从玻璃到镀膜，玻璃折射率高于镀膜，不改变相位。

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