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。     

金属折射率虚部的激光衍射测量方法

在高精度激光衍射法的丝径测量中存在着偏振效应，用Ｓ和Ｐ分量的偏振光入射所得到的丝径测量值不相同．二者之差与金属折射率的虚部有关．在金属狭缝衍射实验中也观察到了这样的偏振效应．木文基于这些实验提出了金属折射率虚部的激光衍射测量方法．细丝直径或狭缝宽度随入射光振动与丝轴或缝边之间夹角变化的实验值经过曲线拟合可以得到金属折射率的虚部ｎｋ的数值，其精度约０．０６。ｎｋ之值与其它方法的测量值在２％相对误差范围符合得很好．     

基于蒙特卡罗的光栅衍射条纹强度仿真预测

为更形象、直观地展现光栅衍射现象,了解光栅衍射条纹强度变化情况,研究了基于蒙特卡罗方法和MATLAB的光栅衍射条纹强度预测方法。依照惠更斯-菲涅耳原理获取光栅衍射强度分布,利用蒙特卡罗方法随机模拟。采用MATLAB软件仿真研究光栅衍射条纹强度变化情况,通过各参数值变化获得相应衍射光强分布情况。研究时改变光栅缝数分析光栅衍射条纹主极大强度变化情况,改变光栅常数、缝宽以及波长等参数,分析光栅衍射条纹次极大强度变化情况。研究得出：光栅缝数越多,主极大越大,光栅衍射条纹强度越强,光栅衍射主极大强度受多条单缝衍射强度调制;光栅常数越大次级大强度分布密度越大,缝宽增加衍射现象变弱;波长变大光栅衍射谱线渐宽,锐度降低。     

涡旋光束的轨道角动量双缝干涉实验研究

利用计算机全息振幅二元光栅对基模高斯光束进行衍射,实验产生不同阶次拉盖尔-高斯（Laguerre-Gaussian,LG）涡旋光束,用得到的不同阶的LG光束进行双缝干涉实验,根据采集到的干涉条纹扭曲方向及条纹扭曲程度实现涡旋光束轨道角动量的测量,通过调整实验光学系统,分析了LG光束轨道角动量的测量精度.结果表明,基模高斯光束束宽与全息光栅尺寸的合理选择会影响到生成的涡旋光束质量.在确定基模高斯光束束宽的情况下,双缝间距与光束束宽的比例为1：1.5时,双缝对生成的LG光束干涉条纹扭曲效果明显,LG光束轨道角动量测量误差最小.     

液体表面波衍射条纹强度不对称性与频率的关系

采用激光衍射法获得了低频液体表面波衍射条纹,并对衍射条纹强度不对称性的影响因素进行了分析,发现其明显程度随表面波频率的增大而非线性增加。自组实验测量系统、自行设计实验方法获得液体表面频率在160Hz-250Hz变化时的衍射图样,利用光强分布软件对所得图样进行处理得到了衍射条纹强度不对称性与表面波频率的关系,实验与理论吻合。     

条纹相机扫描电路特性研究

阐述了条纹相机扫描线路的工作原理及主要性能指标，分析了影响条纹相机扫描线路性能的主要因素．利用Ｎｄ：ＹＡＧ锁模激光器和标准具，测量了条纹相机扫描线路的扫描速度和扫描线性．利用半导体激光光源，测量了条纹相机扫描线路的触发晃动，得到了很好的实验结果．     

用激光衍射法测量细丝直径

文中对激光衍射测径法测量细丝直径提出了具体的实现方案,并与普通物理实验中的其他测量细丝直径方法—螺旋测微器法进行结果比对:用激光衍射法测量细丝的直径精度更高,前者为0.000 1 mm,后者为0.001 mm;在单缝衍射实验中,用衍射法测量细丝直径比测量狭缝的宽度对彰显"衍射法测量微小量"更直观。     

用量子理论新方法研究电子衍射问题

利用量子理论新方法研究电子的单缝、 双缝和三缝衍射问题, 结果表明: （1） 在单缝衍射中, 增加缝厚度可改变衍射条纹的强度和形状; （2） 在双缝衍射中, 当缝宽a和缝间距d满足(a+d)/a=n(n=1,2,3,…)时, 其衍射图产生级数为n,2n,3n,…的缺级; 当(a+d)/a≠n(n=1,2,3,…)时, 无缺级现象; （3） 在双缝衍射中, 衍射条纹强度和形状随缝厚度的增加均发生变化, 同时缺级现象随缝厚度的增加而消失; （4） 在三缝衍射中, 缝厚度的变化也影响条纹的强度和形状, 并在2个主极大间有1个次极大和2个最小值.     

用激光衍射法测量细丝直径简

文中对激光衍射测径法测量细丝直径提出了具体的实现方案,并与普通物理实验中的其他测量细丝直径方法一螺旋测微器法进行结果比对：用激光衍射法测量细丝的直径精度更高,前者为0.000 1 mm,后者为0.001 mm;在单缝衍射实验中,用衍射法测量细丝直径比测量狭缝的宽度对彰显“衍射法测量微小量”更直观.     

基于MATLAB的杨氏双缝干涉实验的研究

应用MATLAB软件编程,模拟了杨氏双缝干涉实验光强分布图形,通过改变波长、缝宽等参数,研究了双缝干涉条纹的光强变化规律。得到双缝的宽窄是造成杨氏双缝干涉实验条纹光强分布不均的主要因素,以及杨氏双缝干涉条纹宽度与波长反比等规律,这与光学理论相符合。并且通过对该实验进行计算机模拟,可以直观地分析各参数对干涉结果的影响,对光学教学有重要的意义。     

光学工程概述

介绍光学工程在光测量和光纤通信中的运用及未来的发展趋势.光测量主要通过激光发生干涉(衍射),利用干涉(衍射)条纹的级次进行定标、精确测量,利用零级条纹色偏最小原理,对条纹级次进行自动判断;利用光脉冲的高次谐波,测量电场.光通信主要介绍了相干光通信技术、波分复用技术、拉曼光放大器、及全光网络.     

半导体光源产生无衍射Bessel光束的研究进展

通过对时间相干性、空间相干性产生无衍射光束的理论分析和实验对比研究,证实在产生无衍射光束的过程中,空间相干性比时间相干性发挥更大的作用.介绍绿光发光二极管(LED)、宽条形边发射半导体激光器和垂直腔面发射半导体激光器产生无衍射光束的国内外研究进展.对比分析表明:通过提高光源的空间相干性能够明显提高无衍射光束的质量.     

提高非接触式细丝直径测量精度的技术和方法探讨

基于Fraunhofer衍射和Babinet原理可以实现用激光作为光源的细丝直径非接触高精度测量。理论计算和实验表明影响细丝直径测量精度的因素包括：衍射条纹宽度的测量、入射光波E取向和CCD的横向移动等。从Maxwell方程出发，根据被测细丝表面的边界条件求出衍射场，从而进一步讨论E的取向对细丝测量精度的影响。     

单丝衍射花样精细条纹现象的简化模型研究

激光束单丝衍射各级亮斑上出现精细条纹的现象在微小物体非接触测量、光栅刻写、保密通讯、雷达反隐形技术等领域具有潜在的应用价值.文章从光波动衍射理论出发,利用傅立叶分析法对氦氖激光束单丝衍射各级亮斑精细条纹进行了研究.建立了单丝衍射花样精细结构模型,给出了衍射光强分布表达式I(x,y)=(a/λz)2[δ2(x/λz2)-...     

新型无衍射栅型结构光投影系统

提出了一种用于相位法测量的无衍射栅型结构光条纹投影系统,以截面三角棱镜为主要光学元件来获取无衍射栅型结构光投影条纹.从理论上分析了栅型无衍射结构光的无衍射特性以及三角棱镜相关参数对条纹图样的影响,实验测量了系统观察屏上的条纹间距.理论分析与实验表明:该系统产生的无衍射结构光条纹的光强成正弦分布且对比度好,用于相位测量可以获得较高的相位分辨率,提高相位法测量的精度.整个系统光路简单、结构紧凑,有利于系统的集成与小型化.     

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.     

衍射光强分布规律的计算机采集与分析

指出了测量衍射光强分布规律的传统方法 (即螺杆带动光电池法 )产生较大误差的主要原因 ,介绍了利用CCD器件对衍射光强分布进行采集的原理、实验装置和调试要求 ,得到了不同缝宽的单缝和双缝衍射光强的分布曲线 ,计算了这些光强分布曲线的相对光强和相对光强分布 ,并与理论值比较 ,求出了相对误差。     

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…     

彩虹全息图再现象效果的研究

分别研究了激光强度、光程、相干长度、缝宽和缝数、狭缝的位置、分束镜分束比和光栅条纹数以及曝光时间对彩虹全息图再现象的影响。用不同宽度的单缝、双缝和三缝作了实验拍摄,对再现象的光能量与色模糊给出理论分析,得到用双缝和三缝拍摄再现象更明亮的结论。适当的激光强度、相干长度及其光栅条纹超过1 000条/mm或分束镜分束比恰当时,彩虹全息图效果明显。与此同时,发现在同一全息图上能观察到透射和反射两个再现象,用共轭的理论解释这种现象。     

光栅衍射条纹法测量平面的倾斜角度

本文提出了一种光栅衍射条纹法,该方法同时适用于小场景和大场景的三维形貌测量,并且使用光栅衍射条纹法测量平面的倾斜角度,通过实验证明该方法可行.