夫琅和费多缝衍射计算机模拟及公式推导

夫琅和费多缝衍射是单缝衍射调制的多光束干涉,是波动光学的重要理论。通过从单缝到多缝衍射的实验观察、研究及有关理论,运用推导多光束干涉和单缝衍射光强分布公式,对夫琅和费多缝衍射仿真验证,启示教学及实验。     

夫琅和费双狭缝衍射的讨论

讨论了夫琅和费双狭缝衍射的振幅、光强分布、衍射图样．从单缝衍射效应和缝间干涉效应出发，来分析不等宽夫琅和费双缝衍射的基本方法．     

关于瑞利判据的光强关系

根据瑞利判据，具体计算了夫琅和费单缝衍射、光栅衍射、国孔衍射的合成强度的光强关系。     

研究夫琅和费单缝衍射光强分布的一种新方法

采用振幅矢量的一种新方法，得出和夫琅和费单缝衍射光强分布的规律和光强计算公式。此方法形象，直观，推导过程和计算方法简洁明了，物理意义是显而易见的。     

单缝的菲涅耳衍射与夫琅和费衍射的探讨

本文主要对菲涅耳衍射与夫琅和费衍射两种情况进行论述，并对二者单缝衍射的观察屏上的光强分布作了详细的推导与讨论．     

对夫琅和费单缝衍射的讨论

本文对讨论夫琅和费单缝衍射的几种方法，强度分布公式及衍射反比律的物理意义进行了详细的研究。     

夫琅和费单缝衍射的光能分布

夫琅和费圆孔衍射的爱里斑内集中了84％的光能，夫琅和费单缝衍射的零级亮纹内究竟集中了多少光能，国内教材都没有提及。本文利用sine函数的积分计算各级衍射条纹内的光能分布。单色平行光垂直照射到缝宽为a的单缝上，在远处的屏上将出现一系列相互平行，明暗相间的衍射条纹，如下图所示。夫琅和费单缝衍射的光强分布可用sine函数表示：其中I0为零级中心的光强，是单缝中心和边缘光线到衍射角为日方向的P点的位相差。单缝衍射的暗纹决定于sine函数的零点．它的前四个零点为；各衍射条纹内的能量分布需要计算含sine函数的积分。在观察屏上…     

用振幅矢量叠加法研究夫琅和费衍射问题

用振幅矢量叠加法导出单缝的夫琅和费衍射光强分布公式,用该方法讨论不对称衍射屏的夫琅和费衍射光强分布公式,对有位相延迟膜的单缝夫琅和费衍射做了两种方法的讨论.     

关于夫琅和费单缝衍射的几个问题

本文是应用振幅矢量图解法导出夫琅和费单缝衍射条纹公式及相对强度公式的,用这种方法进行推导概念清楚层次简明,避免了较复杂的数学运算。     

对激光单缝衍射主极大凹陷的研究

激光夫琅和费单缝衍射实验是大学物理中的一个重要实验。我们在实验过程中发现单缝衍射光强分布的主极大附近有明显的凹陷。运用对比的方法,我们对凹陷产生的原因进行分析。研究的结果显示实验中所用的光栅板遮光部分存在漏光现象是产生中央凹陷的主要原因。     

倾斜 axicon 透镜的衍射特性

通过对ａｘｉｃｏｎ透镜的基尔霍夫衍射的分析，导出了合适的衍射图计算公式，分析了平行光倾斜入射时的衍射图特性，给出了模拟计算和实验结果，并探讨了在调整允差方面的应用．     

角谱公式与瑞利-索末菲公式的等价性

基于矢量平面波角谱公式和球面波的Weyl表示式,未采用任何近似处理,非常方便地推导出矢量形式的第一类和第二类瑞利-索末菲衍射积分公式。作为特例,当只考虑光场的一维横向分量时,类似地可得到标量形式的瑞利-索末菲衍射积分公式。结果表明：平面波角谱公式与瑞利-索末菲衍射公式是等价的。     

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。     

基于量子理论的电子双缝衍射实验

用薛定谔方程求解电子在缝中的衍射波函数,用路径积分方法求解电子在缝外的衍射波函数,最终推导出衍射强度的关系式.理论计算结果和实验测得数据符合相当好,验证了量子理论方法能够精确解释电子的衍射现象.     

对夫琅禾费圆孔衍射场基本特征的讨论

在用远场条件下接收衍射场的装置进行夫琅禾费衍射实验。但实验结果会表现出对夫琅禾费衍射理论值的偏离，光强的极小值提高，极大值降低，振荡幅度减弱，艾里斑增大．根据菲涅耳-基尔霍夫衍射公式，利用贝塞尔函数的积分表达式得出夫琅禾费衍射场的光强级数解，进而讨论了衍射场的基本特征．     

用半波带法求单缝衍射的光强分布

半波带法是研究衍射问题的一种简便而直观的方法。本文给出了用半波带数表示的单缝夫琅和费衍射光强公式,并据此对光强分布特点作了更为直观的讨论。     

单缝夫琅和费衍射光强分布的3种计算方法

运用三角函数,采用积分法和数值计算定量计算了夫琅和费衍射光强分布,并用给出了定量计算结果。计算结果表明,菲涅尔半波带法所得暗纹公式和中央零级明纹是精确值,而明纹公式则是近似值;本文结果与振幅矢量法的结果相同。     

矢量偏振光微圆孔矢量夫琅禾费衍射

利用瑞利——索末菲矢量衍射公式导出矢量偏振光微圆孔矢量夫琅禾费衍射的解析计算式,探讨了矢量衍射的实质和特征以及一般孔和亚波长孔矢量衍射情形。模拟实验表明该计算式的有效性和可靠性,可在微光学、近场光学、衍射成像、光束传输变换和光信息处理等方面发挥应有作用。     

半无限大无耗介质平板的一致性几何绕射公式

给出了ＴＥ平面波被半无限大无耗介质平板绕射的新一致性几何绕射公式．与一般的一致性几何绕射公式相比，新公式具有推导严格、形式简洁的优点．     

导体平板散射矩阵的计算

该文应用物理光学法及边缘绕射理论的增量长度绕射系数法，对有限大小矩形平板在任意入射波、任意空间场点处的散射矩阵进行推导，得到计算平板散射矩阵的简单公式，数值计算结果表明，此公式精确可靠。结果对掠入射时的雷达目标识别具有参考意义，该方法可以推广到计算任意边缘形状平板的散射矩阵。