小孔近场衍射的矢量与标量角谱理论研究

文章依据角谱理论研究了,纳米小孔的近场衍射,采用矢量和标量角谱理论研究了电磁场的矢量性和衍射场中倏逝波对纳米小孔近场衍射的影响,给出了小孔近场衍射的数学表达式．理论计算了纳米尺寸下小孔的横向和纵向近场衍射光强分布,并获得了电磁场的矢量性和衍射倏逝波在小孔近场衍射的作用.     

纳米尺度下狭缝的近场传输特性研究

利用有限时域差分法论分析了纳米尺度下狭缝的近场衍射,获得纳米尺度下单缝和三缝的近场衍射光强分布.通过模拟计算纳米尺度下狭缝近场衍射的一般规律,讨论了狭缝宽度和缝间距变化对近场衍射分布的影响,并纳米尺度下狭缝的近场传输特性进行了解释.     

近场光学显微术对凋亡HeLa细胞成像的探索

用扫描近场光学显微镜对凋亡的HeLa细胞进行了近场光学成像,得到优于光学衍射极限的光学分辨率.由于近场光学显微镜同时测量细胞表面形貌信息和透射光强信息,可以将细胞表面及其内部的物质结构特性和光学特性与空间位置相结合,获得凋亡细胞的结构信息与光学细节信息的对应关系.运用近场光谱方法在不同波长进行透射光谱成像时,不同波长的光在细胞内的传播与吸收所造成的光强分布存在显著差别,这种特性可以用于对细胞内不同组分的超高空间分辨率成像.结合近场光学成像和光谱成像结果,表明凋亡HeLa细胞内部为非均匀结构,并且其物质分布也极不均匀.研究表明,运用近场光学显微镜和近场光谱成像技术,不但提供优于衍射极限的高分辨本领,还可以提供生物细胞精细结构的更深层次的光学信息.     

光栅衍射中狭缝被有规律遮住时对透射光强影响的讨论

大学物理教学中对光栅衍射只采用定性方式讨论衍射光强主极大和极小的条件,并没有定量给出衍射光强的清晰的 理论分析.本文从理论上解决了光栅衍射中光强分布问题,并给出狭缝被有规律遮住时光强分布取极大条件的理论讨论.     

平行光入射时的圆孔衍射

用标量衍射理论导出平称光入射时，圆孔衍射的精确积分表达式，用数值积分法可求出整个衍射空间的光场和光强的分布。在某些情况下可行出积分结果。     

全息衍射光栅衍射场的研究

利用螺旋积分法和贝塞尔函数渐近式讨论了同心环形全息衍射光栅的夫琅禾费衍射场,得出了光强极大值位置的分布公式,并且通过实验测出光强主极大的位置.     

偏振光衍射现象中的光强变化研究

研究了线偏振光的单缝衍射现象,发现线偏振光的衍射光强分布受偏振方向与狭缝间相对取向的制约.发现起偏方向平行于狭缝时,衍射零级光强最大,起偏方向垂直于狭缝时,衍射零级光强最小,拟合出了光强随相对偏振化方向变化的I-φ函数分布曲线及光强分布图像,分析讨论了可能影响I-φ(线偏振光的衍射光强分布随偏振方向与狭缝间相对夹角变化)分布的一些因素.为进一步研究光与物质相互作用的机理提供一定的实验数据和线索.     

光栅衍射光强分布的几种简易计算方法

光栅衍射光强分布公式严格的数学推导涉及比较复杂的数学物理知识.而用半波带法、振幅矢量法、三角函数法计算并分析光栅衍射光强分布,计算过程简捷,物理图像清晰,便于学习者更好地理解光栅衍射光强分布规律.     

Bessel光束经柱透镜的衍射光场

基于空间域中的广义惠更斯-菲涅耳衍射积分理论,导出Bessel光束通过柱透镜光强分布表达式,利用计算机模拟不同传播距离处的截面光强分布.利用轴棱锥产生Bessel光束,光束经过焦距为130 mm的柱透镜,用CCD拍摄柱透镜的后不同传播距离的处光强分布.结果表明:实验所得结果与理论模拟吻合,Bessel光束经柱透镜后将产生唇状焦散光束.     

菲涅尔圆孔衍射

本文导出了普遍情况下的菲涅尔圆孔衍射的精确积分表达式，从而实现对菲涅尔辅圃孔衍射整个衍射空间的光场和衍射光强分布的理论计算，在某些情况下，这个积分表达式可得出积分结果。     

基于菲涅耳原理的光衍射光强分布数值模拟

从惠更斯-菲涅耳原理出发,通过数学近似得到光衍射光强的分布公式.为验证理论计算中数学近似是否合理,将光强分布的数值模拟结果与实验室实测结果进行了比较,发现二者在误差允许的范围内一致.在此基础上,利用Fortran软件对光栅衍射结果进行了数值解析,并模拟实现了光强在接收屏上的分布.     

光的衍射的理论分析及Mathematica仿真模拟

首先利用旋转矢量从理论上推出了光的多缝干涉的光强分布公式,并将狭缝数N→!,从而得到光的单缝衍射光强分布,进而在多缝干涉和单缝衍射的基础上得到了光栅衍射光强分布.此外,将Mathematica仿真模拟应用到光的衍射课堂教学中.基于Mathematica软件的交互功能,利用Mathematica的Manipulate命令对单缝夫琅禾费衍射和光栅衍射做了仿真模拟,获得了相应的可以调节各参数(如波长、狭缝宽度、光栅常数等)的动态图形.这对学生建立清晰的物理图像,更好地理解光的衍射的物理规律有很好的促进作用.     

Fresnel圆屏衍射的计算机模拟演示

基于Huygens-Fresnel衍射积分和Babinet原理,利用Hankel变换算法及球面波因子处理方法,在普通PC上使用MFC编程较好地实现了Fresnel圆屏衍射的计算机模拟演示。演示中,Fresnel圆屏衍射的光强剖面分布、衍射图样和中心光强分布分别随光的传输距离和波长及圆屏半径的改变而变化,光的传输距离和波长及圆屏半径由三个滚动条分别控制。     

光的干涉与衍射的Matlab仿真及其实验观测

利用Matlab仿真模拟了双缝干涉随缝宽变化的光强分布曲线,结果表明随着缝宽的增大,干涉条纹受到单缝衍射的调制,最终变成双缝衍射。通过实验观测了不同缝宽的双缝干涉与衍射图样,发现缝宽较大呈现的是双缝衍射现象,缝宽减小后才观测到明暗相间、等间距的双缝干涉条纹,与模拟结果一致。同时根据光的双缝干涉与单缝衍射所测数据测定了激光波长。通过从理论与实验上对光的干涉与衍射的探究,直观地展示干涉与衍射条纹分布特点,这能加深对光的干涉与衍射的理解和掌握。     

两束不等强相干光的圆孔夫朗和费衍射

本文从光的叠加原理出发,详细地计算了两束不等光强的相干光经圆孔夫朗和费衍射后两爱里斑斑心联线上的光强分布,以及衍射屏面上的衍射图样。并将它与非相干情况下的衍射作比较,严格的数字计算表明:两者的光强分布和衍射图样都存在着很大的差别。在此基础上给出了发射不等光强相干光的两物点恰能分辨的距离。     

基于白光干涉与衍射实验的仿真研究

根据惠更斯一菲涅耳原理,应用MATLAB软件编程,模拟了白光通过单缝、双缝、多缝、光栅以及圆孔的干涉或衍射的光强分布图形,通过改变缝宽、缝间距、光强以及圆孔的大小,观察到干涉衍射条纹的相应变化,这与光学理论相符合.这种方法作为辅助教学手段,使抽象而复杂的物理现象变得直观、简单,有助于学生的理解,尤其是对于教学具有非常直观的作用.     

矩形孔和圆孔构成的双孔Fraunhofer衍射图样模拟

讨论的是光的衍射中的单缝Fraunhofer(夫琅禾费)衍射。通常在Fraunhofer衍射中改变孔的形状,衍射光斑形状会发生明显的变化。因此,讨论分析不同形状单孔Fraunhofer衍射的文章较多。用基尔霍夫衍射理论,推导出矩形孔和圆孔构成的不同形状双孔Fraunhofer衍射在屏幕上的相对衍射强度的分布公式。并利用mathematica软件模拟了矩形孔和圆孔构成的不同形状双孔Fraunhofer衍射图样和强度分布,从而找出了矩形孔和圆孔的相对位置变化、矩形孔大小变化、圆孔大小变化与Fraunhofer衍射图样之间的内在规律。     

Fresnel圆孔衍射研究

Frosnel圆孔衍射是光学中的重要内容之一，目前大多讨论的是单色发散点光源经小孔后衍射会聚波在轴线上的光强分布规律，较多使用半波法和矢量图解法．本文从惠更斯-菲涅尔原理出发，并对单色发散球面波和单色会聚球面波入射经小孔后会聚衍射光波和发散衍射光波的衍射规律作了研究，得出了一些有意义的结论.     

基于MATLAB对菲涅耳圆孔衍射的模拟

MATLAB软件具有强大的计算和可视化功能,可以较为精确地模拟光学实验的结果,使复杂、抽象的光学现象变得具体、直观。基于MATLAB编程,模拟了菲涅耳圆孔衍射的光强分布。结果表明:衍射花样由一系列明暗相间的同心圆环组成,衍射花样结构(亮暗环数目及排列顺序)由观察屏中心点所对应的半波带数k决定。k相同,则衍射亮暗环的半径由圆孔半径唯一决定。无论k为奇数或偶数,圆孔衍射花样的中心光斑半径均符合夫琅和费圆孔衍射的爱里斑半径公式。