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。     

圆环衍射中轴线上的光强分布

运用瑞利-索末菲衍射积分、菲涅耳衍射积分、夫琅和费衍射积分分别计算了圆环衍射在孔径轴线上的强度分布,并对计算结果进行了讨论。     

用两种不同的分析法处理衍射问题的比较

本文对单缝夫琅和费衍射和圆孔菲涅耳衍射均用傅立叶分析法和普通光学法进行分析和研究,并得到了比较的结果。     

圆孔、方孔和双矩孔夫琅和费衍射的MATLAB仿真

采用matlab7．0强大的函数作图功能对圆孔、矩孔和双矩孔的夫琅和费衍射进行模拟，建立直观形象并且精确完整的理论模型，并附上程序代码，将干涉理论联系起来，分析衍射和干涉的本质。     

用Matlab语言模拟光的衍射现象的研究

介绍了用Matlab语言及蒙特卡洛方法模拟光(或电子)的夫琅和费狭缝、圆孔和矩孔衍射实验现象,并指出光的直线传播只是衍射现象的极限情形。     

验证爱里斑光强比的实验设计

本文利用夫琅和费圆孔衍射和光电效应现象设计了一套实验装置,用来测定夫琅和费圆孔衍射中爱里斑的光强占整个入射光束光强的比,以下简称爱里斑光强比,以此实验结果验证按波动理论计算的结果(I_爱/I_入=84％)。编写了具体的实验内容及步骤,该实验既体现了光的波动性(衍射),又体现了光的粒子性(光电效应)。     

衍射场强度的矢量图解法

几种常见的衍射,诸如菲涅耳圆孔、夫琅和费单缝、多缝衍射,采用矢量图解法,能较方便地得出衍射场的某些特性,为学生们在求解衍射场的强度分布总结出一条途径。     

验证爱里斑光强比的实验设计

本利用夫琅和费圆孔衍射和光电效应现象设计了一套实验装置，用来测定夫琅和费圆孔衍射中爱里斑的光强占整个入射光束光强的比，以下简称爱里斑光强比，以此实验结果验证按波动理论计算的结果(I爱／I入=84％)。编写了具体的实验内容及步骤，该实验既体现了光的波动性(衍射)，又体现了光的粒子性(光电效应)。     

三种夫琅和费衍射光强分布函数的推导

夫琅和费衍射是光的衍射现象中的一个重要类型。这类衍射现象的典型实验装置是单狭缝、多缝(平面光栅)和圆孔。对其光强分布函数的推导,可采用菲涅耳积分的方法。但这种方法的数学推演过程比较复杂,也不太直观,学生掌握有一定困难。本文试图从振动的矢量模型出发,利用这三种开孔的几何形状都具有对称的特点,取其几何中心为周相参考点,从而比较简洁和直观地导出它们的光强分布函数。     

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，从而实现对菲涅尔圆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。     

菲涅耳圆孔衍射的数值模拟

本文利用微机对圆孔的菲涅耳衍射问题进行了数值摸拟，给出了孔径为0．001m。距圆孔0．5556m、0．4167m、0．3333m处接收屏上三个完整的衍射图样。     

大角度会聚光束特性的实验研究

实验中经常使用的大孔径大角度会聚光束的圆孔和圆屏衍射图样不同于一般的圆孔和圆屏衍射图样，对这种光束进行了实验性研究，并用简单的几何光学方法给出了定性解释．     

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.     

微小圆孔的近场衍射光强的空间分布特性

采用严格的矢量衍射理论,研究了平面光波垂直入射微小的圆孔光阑后的近场衍射光强的空间分布,模拟计算了衍射光强的空间分布.Matlab仿真结果表明,近场衍射既属于菲涅耳衍射,又接近于夫朗和费衍射.     

基于CCD技术的圆孔衍射实验改造研究

结合现代CCD技术,对传统的夫琅禾费圆孔衍射实验进行改造,在保留原有实验的基础上增加了球面波圆孔衍射现象的观察与分析、圆孔衍射测量波面曲率半径或光束准直度实验等新内容,更新了实验手段,提高了实验层次。     

高斯光束的圆孔夫琅禾费衍射

利用菲涅耳-基耳霍夫衍射原理对高斯光束通过有限圆孔的夫琅禾费衍射进行了详细的理论分析,给出了高斯光束在的夫琅禾费衍射区的光场分布,并与平面波的的圆孔夫琅禾费衍射进行了粗略的比较。     

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。     

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。     

对夫琅禾费圆孔衍射光能量的分析

对圆孔夫琅禾费衍射光能量进行了定量分析，并证明了爱里斑能量占入射光能量的84％。     

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。