菲涅尔积分的几种计算方法

考虑菲涅尔积分的多种计算方法的来源问题,介绍了通过引入收敛因子转化为二重广义积分计算的方法,并指出这种方法发现的思想来源。对菲涅尔积分和广义菲涅尔积分给出了利用广义积分交换次序定理的计算方法,没有通过引入收敛因子就解决了问题,方法自然且具有一般性。对一类欧拉积分公式,给出了对参变量求导的简便计算方法,指出了一类欧拉积分公式对广义菲涅尔积分计算的应用,发现菲涅尔积分、广义菲涅尔积分、狄利克雷积分都可以是一类欧拉积分公式的特例,沟通了这些积分之间的关系。     

菲涅尔公式的几何表示法再探

电磁波通过两种介质的分界面时,反射波、折射波和射射波的电矢量振幅和方向之间的关系可由菲涅尔公式说明。本文对菲涅尔公式的几何表示法进行再讨论,并给出了ｎ１〉ｎ２时的表示法,使菲涅尔公式的几何表示法更全面。     

菲涅尔公式和半波损失

菲涅尔公式是光学中较重要的内容,对于支持光的波动理论的一些重要实验中所出现的“反常”现象,它都可以作出合理的解释,从而完善了光的波动理论,但光波毕竞不是物质波,从电磁学的角度,来解释菲涅尔公式对这些现象的解释,显然很有必要,但也很困难,尤其是半波损失问题.本文将从麦克斯韦方程推导菲涅尔公式入手,来谈有关菲涅尔公式的方向规定,进而理解在电磁波意义上的光波所发生的半波损失,这也将有助于理解菲涅尔公式的其他现象解释.     

模块化多焦点式和环面聚焦式菲涅尔透镜的设计及光学性能分析

基于菲涅尔透镜设计原理,提出模块化多焦点式和环面聚焦式菲涅尔透镜的设计方法,并进行了理论设计与模拟.结果表明:(1)采用模块化多焦点式菲涅尔透镜可使焦斑能量在接收面重新分布、焦斑总体能量均匀;(2)对于环面聚焦式菲涅尔透镜,环状焦面越多、越密集,接收面上的能量分布将越均匀.两种透镜结构均能很好的提高聚光辐照均匀性.     

一类欧拉积分公式与广义菲涅尔积分的计算

考虑一类欧拉积分的计算问题,利用对参变量求导的方法,给出了欧拉积分公式的简短证明.利用欧拉积分公式,给出了菲涅尔积分和广义菲涅尔积分的一种简单的计算方法.利用积分交换次序定理,给出了一类广义积分的计算结果.对相关几类广义积分的计算给出了统一的计算方法,沟通了几类广义积分之间的相互联系.     

用菲涅尔公式分析光学中的几个问题

光波在两种均匀各向同性媒质界面上发生反射和折射，入射波、反射波、折射波的振幅、位相、能流密度等，均可以使用电磁波理论中的菲涅尔公式给予分析，本文利用菲涅尔公式，给出了薄膜干涉时不同分量的 电场波半波损失发生在何处；折射光振幅可以大于入射光振幅；折射光光强可以大于入射光光强的结果。     

菲涅尔衍射积分的角谱算法

菲涅尔衍射可看作一个线性空间平移不变系统，因此可以在频谱域中，利用角谱算法来数值计算菲涅尔衍射积分.首先详细阐明了角谱算法的具体实施过程，澄清了理想采样条件、卷绕误差产生的原因和影响范围以及计算窗口尺寸的选取依据等相关问题.然后采用角谱算法数值计算了高斯光束照明余弦光栅的菲涅尔衍射场.数值解与解析解的对比表明，当满足理想采样条件并正确选取计算窗口尺寸时，角谱算法可以达到非常高的计算精度.最后数值仿真了单透镜相干成像实验，进一步展示了角谱算法的应用过程.     

菲涅尔高倍聚光PV/T系统的均光优化与热特性研究

为提高三结砷化镓太阳能电池芯片表面能流分布的均匀性,对菲涅尔高倍聚光PV/T系统采用正交试验法进行多因素均光优化,并根据极差分析结果进一步优化得到光斑均匀性89.11%、光学效率89.29%、接收角1.09°的菲涅尔高倍聚光系统。将计算所得能流密度加载至电池芯片表面,通过有限元分析法模拟了电池芯片的温度分布,并与原系统、菲涅尔单级聚光系统和理想均匀辐照度下电池芯片温度分布进行比较。研究结果表明优化后的能流分布更均匀;电池芯片表面的温差随着能流密度分布均匀性的增加而减小,优化的菲涅尔高倍聚光系统能有效降低电池芯片中心位置能流密度,提高能流和温度分布的均匀性。     

光在两种透明介质分界面上反射和折射时的位相跃变的讨论

本文从菲涅尔公式出发,对平面光波在二介质分界面上反射和折射的位相变化问题进行分析讨论。 一、菲涅尔公式 因自然光可用两个互相垂直方向上的分量表示,现将入射波、反射波和折射波电矢量的振幅分解成两个垂直分量:一个分量在入     

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。     

多层膜反射率的计算

以菲涅尔公式为基础,用递推法推导了多层膜反射率的计算公式,并用Visual Basic编程,得到了计算多层膜反射率的程序,计算了典型增透膜和高反膜的反射率.     

部分相干径向阵列光束的传输特性

利用广义惠更斯菲涅尔衍射积分方法,推导出部分相干径向阵列光束在相关和非相关叠加下通过薄透镜系统的传输公式。定量分析了光束叠加方式、子光束的空间相干参数、透镜菲涅尔数和阵列参数对部分相干径向阵列传输特性的影响。研究结果表明:经透镜传输的部分相干径向阵列光束的光强分布和最大峰值光强与光束叠加方式、子光束空间相干参数、透镜菲涅耳数以及阵列参数等密切相关。     

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。     

菲涅耳公式中的光强分布释疑

光波通过两种透明介质的分界面时,反射光、折射光和入射光的电矢量分量的大小和方向之间的关系可由菲涅耳公式得出。本文通过理论分析和数值计算,给出了菲涅耳公式的振幅比随入射角的变化关系直观图以及光能的守恒关系。     

免跟踪复合阵列式聚光器设计

介绍一种具有菲涅尔透镜阵列罩的聚光器,避免聚光器因自动跟踪系统导致使用成本大幅度增加,有效提高太阳能密度。阐述了菲涅尔透镜阵列、组合曲面、偏光器的结构形式和工作原理,形成了免跟踪复合阵列式聚光器设计的新模型。     

矩阵表示法在贝塞尔-高斯光束通过多光阑复杂光学系统传输中的应用

用矩阵表示法研究了贝塞尔-高斯光束通过多光阑复杂光学系统的传输,给出了用矩阵表示的传输公式,以光阑-透镜系统为例进行数值计算,计算结果与直接由Collins公式积分所得结果一致,矩阵表示法在菲涅尔区和夫朗和费区都达到了足够的精度,并节约了大量机时.     

拉盖尔—高斯光束通过双透镜聚焦系统的传播

运用惠更斯－菲涅尔原理和取样理论,推导了拉盖尔－高斯光束通过可由ＡＢＣＤ转换矩阵描述的双透镜聚焦系统传播的循环求和公式．利用计算机编程计算了拉盖尔－高斯光束通过上述光学系统传播的衍射图案     

光栅尺寸对光栅泰伯效应的影响

利用菲涅尔衍射理论分析了光栅的衍射，获得光栅菲涅尔衍射的一般公式．通过模拟计算发现了光栅有限尺寸对光栅泰伯效应的影响，并就光栅尺寸对不同泰伯距离处光栅衍射光强分布的影响进行了解释。     

计算全息不同重建算法的研究和比较

计算全息的数值重建主要是对全息图进行一次完整的菲涅尔衍射,在对菲涅尔衍射深入研究的基础上,对三种常用的菲涅尔衍射算法计算时间和分辨率进行了分析和比较,并进行了仿真验证.仿真结果表明:傅里叶变换算法重建时间最短,而角谱重建算法相对于傅里叶变换算法和卷积重建算法具有重建像分辨率高的优点.研究结果为计算全息的数值重建提供了一个良好的参考.     

菲涅耳半波带法计算振幅的理论误差讨论

在利用半波带法计算菲涅尔衍射的振幅时,通常不考虑半波带内的面元到场点之间光程不同引起的相位变化.笔者考虑了这一相位变化,理论推导得到了点光源照明的菲涅尔衍射的振幅表示式,得出了与传统解法不同的结果,发现二者间存在较大的误差,该误差对具体实例有较大的影响.因此,利用半波带法计算振幅时应当注意半波带内的面元到场点之间光程不同的影响.