基于快速傅里叶变换的衍射现象的数值仿真

根据夫琅禾费衍射与傅里叶变换的关系,通过构建数值遮光屏,并利用快速傅里叶变换,可以获得夫琅禾费衍射图样的二维仿真及其相对光强的三维分布图．利用Matlab实现了对单缝、圆孔及多缝的衍射现象的仿真．结果显示,该方法思路清晰,结果准确可靠,可作为教学中分析夫琅禾费衍射现象的另一种有效方法．     

从单缝衍射到动态测量单丝直径

本文通过单缝夫琅和弗衍射的光强分布实验，引伸出在远场接收的条件下，若屏距ｘ与单丝直径ｄ之比为定值，其标准光强分布就被唯一地确定．反之，当我们已知光强分布，就可以求出单丝直径．本文以“单维衍射的光强分布”实验为基础，引出连续测量细丝（如铜丝、尼龙丝等）直径的装置．     

用示波器演示单缝(双边、直边)衍射相对光强分布

通常做测定单缝衍射光强分布的实验,是利用光敏二极管和光点式检流计测量衍射花样上不同位置的光电流数值,用描点法作出衍射光强分布图,由于实验费时且直观性不强,不能用来做演示实验。本文介绍一种实验方法——在示波器上观察光强分布图。为此,我们试制了光强分布曲线演示器。     

衍射条纹的图形显示

根据衍射光强相对分布 ,用计算机作图的方法显示了单缝和圆孔夫琅和费衍射条纹的图形。     

夫琅禾费缝衍射的计算机模拟

在大学物理的教学中, 夫琅禾费衍射是波动光学的教学重点之一. 以夫琅禾费衍射的光学模型为基 础, 根据傅里叶光学理论给出夫琅禾费衍射光强分布的一般公式, 利用 MAT LA B软件对单缝、 双缝、 多缝以及十字 缝和＝ ‖字缝等缝衍射屏的夫琅禾费衍射进行模拟, 并对计算机模拟结果作出分析. 缝衍射实验的计算机模拟结果 显示快速且清晰, 衍射条纹分布符合衍射规律, 实现了对实际光波衍射的模拟     

菲涅尔多缝衍射的数值计算

本文直接由菲涅尔一基尔霍夫衍射积分公式出发,通过数值积分的方法,计算菲涅尔单缝、双缝以及多缝衍射的光强分布,绘制出其相应的光强分布曲线.同时给出了计算菲涅尔多缝衍射的光振动分布的具体表达式.研究结果对于理解菲涅尔衍射现象具有重要的理论参考意义.     

二次衍射法验证夫琅禾费衍射强度分布

二次衍射法验证夫琅禾费衍射强度分布何宇红，郭振平（延边师专１２２１００）１夫琅禾费衍射强度分布特点夫琅禾费单缝或圆孔的衍射花样相对应的相对光强分布有如下特点：１．１各级最大值光强不相等．中央最大值的光强最大，随着主极大（最大值）极数ｋ的增大而很快减小...     

光的衍射实验的研究

光的衍射实验的研究牛原（包头钢铁学院冶金系０１４０１０）１引青实验教学过程中，学生要学习有关实验知识，同时提高实验操作能力和分析、探索问题的能力．光学实验中的单缝（或双缝）衍ｇ射实验，对学生认识衍射规律，提高操作能力是很有益处的．但是在此实验中，学生...     

多缝夫琅禾费衍射缺级现象分析研究

本文讨论了多缝夫琅禾费衍射的光强分布特点,编写Matlab程序绘制光强分布曲线,分析了多缝夫琅禾费衍射缺级现象的影响因素,与单缝衍射因子和缝间干涉因子有关．     

小孔阵列衍射特性与应用

以单色标量波衍射理论为基础,研究了均匀平面波从不同角度入射小孔阵列的衍射特性。运用单孔衍射理论,同时考虑相邻小孔间衍射光强的相互影响,建立了小孔阵列衍射的理论模型和光强分布的数值积分式,小孔为硬边小孔。利用Matlab对500 nm波长的平面波入射微小方孔阵列衍射图样进行了计算机仿真,得到了不同几何参量下平面波从不同角度入射时的衍射图样的一维和二维光强分布图,并将仿真结果用于微型数字式太阳敏感器的光学系统中的结构参量设计和图像处理中的参量确定。太阳敏感器的成像实验结果表明,小孔阵列衍射光强分布图的仿真结果正确、太阳敏感器光学系统参量设计合理。小孔阵列衍射理论为太阳敏感器的光学系统设计和图像处理提供了可靠的理论基础。     

布拉格衍射下半导体激光光强分布实验探讨

通过控制变量法,探究了声光效应中布拉格衍射下不同超声波频率、功率以及是否载入调制信息下衍射光斑的光强横向分布。并用MATLAB软件拟合了 0级和-1级衍射光的光强分布图,将实验结果与理论解释进行对比分析。     

数值法研究光的圆孔衍射实验现象

在平行平面波近似的情况下,数值法求解菲涅耳-基尔霍夫衍射积分公式,得到平行平面光波通过圆孔衍射后的光强分布图.通过对纵向及横向光强分布图的数值分析,验证了轴上点光强由菲涅耳数决定,菲涅耳数大于1时为菲涅耳衍射区,菲涅耳数小于1时为夫琅禾费衍射区.在近场,光强分布为明暗相间的环形条纹;在远场,光束演化成束腰位置在圆孔处的高斯光束,仿真结果与理论和实验结果基本一致.本仿真结果将光衍射的抽象理论直观化、可视化.     

缝宽周期性变化的光栅的衍射光强分析

本文主要分析缝宽不等且成周期性变化的光栅的衍射,给出其定量的光强分布规律,类比等缝宽光栅的衍射,引入"光栅的一个周期的衍射因子"与"光栅的周期间的干涉因子"的概念描述缝宽周期性变化的光栅的衍射光强分布.进一步,由Matlab仿真模拟了缝宽周期性变化的光栅的衍射相对光强分布曲线图,并定性讨论了光栅的相邻缝的间距d、缝宽、缝的数量等参数对光强分布的影响,从而更加形象、准确、多方位地分析变缝宽光栅的衍射规律.     

离散傅里叶方法分析环缝透镜产生无衍射光束

使用离散傅里叶方法分析环缝透镜系统产生无衍射(贝塞尔)光束。将基尔霍夫衍射积分公式与菲涅耳衍射积分公式转换成傅里叶变换的形式,在环缝透镜系统中用傅里叶方法描述观察面的光强分布,对衍射面进行数据抽样,导出观察面光强分布的离散化傅里叶公式;通过设置相关参数并使用MATLAB软件进行数值模拟,得到不同位置下的贝塞尔光强分布。设计环缝透镜系统进行实验验证,数值模拟和实验结果匹配度较高,表明离散傅里叶方法应用于环缝透镜系统是可行的。     

“光的衍射”实验改进

1 原教材中的实验 原教材中的2521型学生实验仪的单缝是采用真空镀铬工艺镀铬在玻璃片上.镀铬的部分像镜子一样反光,不能透光;不镀铬的部分(即单缝所在位置)则透光.将此单缝与激光器、光屏依次安装在光具座上.调整三者的高度(使之在同一水平线上)和距离,使激光照射单缝,在光屏上投下的衍射条纹. 在实际教学过程中,教师除了要让学生观察到单缝衍射的图样外,还希望通过实验让学生观察产生明显衍射的条件及不同缝宽的衍射图样的不同,而原器材中只是配有两种不同缝宽的单缝,这是此仪器的不足之一;其次,我们知道光不仅遇到狭缝会出现衍射现象,在遇到障碍物时一样会出现衍射现象,而该仪器就无法做到这点,这是此仪器的不足之二.     

对双衍射图的直接观察

平行放置在菲涅耳区的两个相同光栅的双衍射光强,对横向位移△X是敏感的,并且也受两光栅之间的空气间隙R的影响。在本文的记录中,每一级光束的双衍射光强对△X和R的依赖关系可通过观察屏上的强度分布图直接获得。     

自制光的干涉、衍射实验仪器

自制了光的干涉、衍射实验教学仪器,该仪器可以观测正n(n=3,4,5,6,7)边形孔和圆形孔的衍射现象;也可以通过调节单缝宽度,演示缝宽连续变化过程中,亮条纹的宽度变化过程;同时该仪器还可以开展双缝干涉实验来测定光的波长.实验装置轻便、操作简单,实验现象明显.     

LD泵浦的Nd:YVO_4激光器被动式产生近似无衍射绿光

使用连续式输出的砷化镓半导体激光器泵浦的掺钕钒酸钇激光器作为光源,利用磷酸氧钛钾晶体腔内倍频产生波长为532nm的绿光,通过轴棱锥产生了近似无衍射贝塞尔光束。推导了倍频产生的绿光的场分布,并模拟了倍频绿光经过轴棱锥产生的近似无衍射光束的轴向光强分布图和截面光强分布图。通过实验拍摄了距离轴棱锥不同位置的截面光强分布,测量了无衍射贝塞尔绿光的最大无衍射距离和中心光斑直径,实验数据与理论模拟基本吻合。实验结果说明所述方法产生的倍频无衍射绿光具有良好的光束质量,具有应用价值。     

复色光光栅衍射实验的Matlab仿真

光栅衍射光谱在单缝衍射因子和缝间干涉因子的共同作用下,随着缝的宽度,光栅常数以及缝的数目都会发生各种变化。本文基于光栅衍射原理,利用衍射光强公式,运用Matlab编写程序,模拟复色光光栅衍射实验,生动清晰的呈现光栅的分光作用,通过改变仿真中的参数值,研究了复色光光栅衍射光谱随缝宽,光栅常数以及缝数等参数的变化,分析了影响光栅分辨本领的因素。计算机仿真可以快速准确地显示实验结果,对加深教学中重点难点知识的理解,提高教学和学生学习的效果有重要意义。     

光栅衍射的层次教学

光栅衍射的教学是工科大学物理教学中的一个难点,通过从衍射的光强分布的角度,组织了一个由单缝衍射到双缝衍射、到多缝衍射、再将双缝干涉和光栅衍射作一比较这样一个循序渐进的层次教学,更好地让学生理解光栅衍射.