在光学实验中开设计算全息实验的探讨

计算全息能很好地实现传统光学全息干涉衍射过程的数字化模拟,与传统实验相比,实验参数调整方便,现象直观。将计算全息引入到光学实验教学中,可以突破传统实验的诸多限制,拓宽学生的专业知识面,促进学生的综合实验技能培养。     

光的衍射实验的改进及计算机模拟

光的衍射是高中物理光学部分的重要内容, 也是学生理解的难点之一, 对光的衍射实验进行了改进, 并对衍射现象进行了计算机模拟仿真, 从而有助于增加学生学习兴趣, 加深对这部分知识的理解     

关于由衍射片的背面反射光形成的衍射图样的讨论

在光的衍射实验中,我们看到的一般是由通过衍射片的直射光形成的衍射图样,但在衍射片的另一面,同样存在着另一个衍射图样,它是由衍射片的背面反射光形成的,两个衍射图样关于衍射片对称.本文给出了这种实验现象,并用巴比涅原理解释了这种现象.     

双缝干涉和衍射计算机数值模拟与演示

利用Matlab数值模拟了双缝干涉和衍射实验,利用具备交互功能的用户界面实现了实验参量连续调节,模拟出了不同情况下的实验现象,特别是干涉和衍射光谱呈现与实验相一致的渐变色.     

用计算机研究光的多缝衍射

依据光栅衍射理论，利用计算机的计算功能和作图功能对光的多缝衍射实验进行了模拟．由于采用了面向对象的编程语言C＋＋，使得软件的使用非常简单，只要任意设定实验的参数，计算机就会快速地绘出各种复杂的衍射图线，并准确地再现光栅衍射的现象及规律．便于对光的干涉和衍射现象进行深入的研究。     

一种新型模拟晶体的设计

微波布拉格衍射实验中点阵模拟晶体是一种常用模型,对此的研究已趋于成熟,也形成了比较完善的理论体系。本文在研究了用点阵模拟晶体发生微波布拉格衍射的基础上,结合布拉格衍射实验原理,设计一种线阵模拟晶体来替代点阵模拟晶体。利用微波分光仪进行了不同线阵面间距和不同微波频率入射的布拉格衍射实验,并将实验结果与微波布拉格衍射理论计算结果进行了分析比较和符合性的验证。     

基于LabVIEW的光学现象模拟

以牛顿环干涉和夫琅禾费矩孔衍射实验为例介绍了在LabVIEW环境下实现光学现象模拟的具体方法和过程.表明基于LabVIEW软件可以方便的实现牛顿环干涉和矩孔衍射等光学现象的计算机模拟.     

基于轴棱锥产生近似无衍射Mathieu光束的新方法

提出了一种基于轴棱锥产生零阶近似无衍射Mathieu光束的新方法,利用轴棱锥聚焦具有椭圆高斯振幅调制的平面波,得到近似零阶无衍射Mathieu光束.根据椭圆高斯平面波经轴棱锥衍射的衍射积分公式,对光强分布进行了数值模拟,依据几何光学模型计算了近似无衍射Mathieu光束的最大无衍射距离,并设计了实验对理论模拟的结果进行了验证.实验采用柱透镜和准直扩束系统变换圆高斯光束产生具有椭圆高斯振幅调制的平面波,用轴棱锥聚焦该平面波后得到近似无衍射Mathieu光束,实验结果与理论模拟和计算相符.     

水波干涉衍射的演示与仿真实验设计研究

本文自主设计了一种水波干涉衍射的演示实验仪器，通过光影法进行增强，展示了水波干涉衍射的效果。本文还研究了振动频率、衍射缝宽等不同条件下的干涉衍射现象，并对该现象的原理进行了深入探讨。同时本文基于Matlab开发了一种可视化的水波干涉衍射虚拟仿真实验，具备图形化、直观性等优点。经过与演示实验现象的对比验证了仿真实验的合理性。仿真实验可以更好地应用于大学物理课堂演示。本研究成果可以促进物理学相关领域的研究和应用，对推动相关领域的发展具有重要的意义。     

倾斜因子对夫琅禾费衍射强度的影响

利用傅里叶光学详细讨论了斜入射情况下的夫琅禾费衍射,导出了大角度斜入射和衍射下的光强理论分布,分析了倾斜因子对衍射花样的影响.利用该理论对平行光斜入射光栅衍射实验的衍射花样进行了理论模拟,理论与实验基本相符.     

大学物理实验教学发展历程中的组织模式

大学物理实验教学是理工类专业实践教育的重要环节。纵观物理教学的变革历程,发现大学物理实验教学的组织模式与所处社会经济发展水平、教育规模密切相关,大致可以归纳为师徒式、班组式和开放式三种基本模式。分析和理解这三种基本教学组织模式的特点及内涵,对当前深化大学物理实验教学改革,提高实验教学质量,优化实验室管理具有重要的意义。     

高功率激光装置的线性传输特性

在菲涅耳数的基础上重新定义了衍射特征量,并将其定义扩展至聚焦或发散光路,定义了一个光学系统中各光学元件衍射特征量的符号。通过全新的定义和扩展,研究了波前畸变对近场调制度的影响以及正弦调频光谱色散平滑光束衍射传输引入的幅频调制的大小。以神光-Ⅲ主机主放大级为例,研究了元件波前畸变对近场调制度的影响以及正弦调频光谱色散平滑光束衍射传输引入的幅频调制的大小。衍射特征量与能流分布F相结合,可以作为评价高功率激光装置线性传输效应的一项受限指标,指导高功率激光装置的设计。     

CT教学实验仪的设计与实现

介绍研制成功的CT教学实验仪的设计思想和总体结构,详细地讨论图像重建原理和算法以及电子学测量系统,CT教学实验仪有助于学生了解CT的基本原理,并通过实验可使学生了解物理学中的核衰变,吸收定律,γ射线能谱,电子学测量,计算物理以及计算机控制方面的知识。     

Design of EPU oscillator cavity in femtosecond accelerator

We adopt the groove guide as the cavity of the undulator to reduce the diffraction effect. The groove guide has the advantages of lower surface energy loss, larger power capacity, less modes, and larger structure dimension over the traditional method waveguide. The attenuation calculation is given in this paper including the cavity optimization. And the dispersive character indicates that the oscillator can work in different modes with the change of the electron beam energy.     

Design of EPU oscillator cavity in femtosecond accelerator

We adopt the groove guide as the cavity of the undulator to reduce the diffraction effect. The groove guide has the advantages of lower surface energy loss, larger power capacity, less modes, and larger structure dimension over the traditional method waveguide. The attenuation calculation is given in this paper including the cavity optimization. And the dispersive character indicates that the oscillator can work in different modes with the change of the electron beam energy.     

温度涨落和波长偏离对衍射透镜性能的影响

根据菲涅耳衍射透镜的特点,阐明了温度色散和波长色散的概念,并建立了相应的数学表达式,给出了衍射效率与温度和波长的关系式,在此基础上做了较为全面系统的理论和数值分析,评估了温度场发生变化以及使用波长和设计波长发生偏离对衍射透镜性能的影响程度.结果表明:波长偏离对衍射透镜性能的影响要比温度涨落明显得多,其中,波长色散具有非线性特征.     

一种基于高斯拟合的衍射光斑峰值位置的定位方法

基于衍射理论的分块镜共相位误差检测中,衍射光斑最高峰峰值位置的定位精度直接影响最终的测量精度,峰值定位精度受限于CCD的像元尺寸。针对衍射光斑的特点及最高峰峰值位置亚像元的定位精度要求,提出了基于高斯拟合的最高峰峰值位置的定位方法。在采样间距为5μm,采样点在10个左右的情况下,定位精度高于600nm,与传统的质心法及Hilbert变换法相比,精度可以提高20%以上,且鲁棒性好。实验结果表明,该方法是一种有效的亚像元精度的峰值定位方法,为提高共相位误差的测量精度提供有效途径。     

超声光栅实验中声致折射率变化的研究

为了研究声光效应中声致折射率变化情况,以超声光栅实验为基础,用CCD结合光强分析软件,分析了衍射光的强度分布;通过数值计算衍射光相对强度,比较得到了在超声场频率为10.27 MHz时,介质中的声光相位延迟Δ=1.2855 rad,声致折射率变化量Δn=3.014×10-6;进而讨论了电声换能器的机电耦合效率与超声频率的关系,给出当超声频率为10.33 MHz时,耦合效率最高,介质中折射率变化量最大;结果表明,在超声光栅实验中,引入这些测量内容,不仅能丰富实验内容,更能加深学生理解声光效应,扩展学生的知识面.     

用多级台阶量化相位光栅分离偏振光

构造了三角形轮廓多级台阶量化相位光栅模型,用傅里叶光学方法详细推导了光栅衍射场强的解析表达式。分析了这种光栅对偏振光的分离和聚焦特性,并优化设计了两个光栅。数值模拟和分析表明,模型光栅能够将o光和e光分离任意距离,并分别在指定的方向上聚焦。计算结果显示,取8～16个量化级就可以得到较大的衍射效率,两偏振光的能量比较均衡,偏振性能较好;量化级数的进一步增加只是衍射效率有所增加,并不能提高偏振性能。