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.     

互补Sierpinski地毯光栅夫琅和费衍射现象的研究

利用菲涅耳 基尔霍夫光栅衍射原理和傅里叶分析方法，对具有分形结构互补Sierpinski地毯光栅的夫琅和费衍射现象进行了探讨。导出了观察平面上的频谱函数、振幅函数以及光强函数。运用MATLAB软件对该光栅的衍射现象进行了仿真，并绘制出其幅 频特性曲线。结果表明，在各阶光栅的衍射图样中，幅度较大的部分主要集中在接收屏的中心区域，而在偏离中心的区域内，幅度值较小，在较远区域幅度值趋近于零，这说明获得的衍射图样不仅具有衍射光的基本特性，而且都呈现出明显的分形特征。     

双曲余弦高斯光束在左手平板材料中的传输特性

为了研究双曲余弦高斯光束在左手平板材料中的传输特性,运用广义惠更斯-菲涅耳衍射积分公式,推导出双曲余弦高斯光束在左手平板材料中的一般传输解析表达式。利用此表达式数字模拟了左手平板材料工作频率的变化对光束传输特性的影响。结果表明:双曲余弦高斯光束的中心光强、横向光强和光斑尺寸都可以用左手平板材料的工作频率来调控。随传输距离的增加,中心光强逐渐加强;在同一传输面上工作频率越大,中心光强越强。横向光强随工作频率的增大而增加,并且出现空心分布,光斑尺寸在加速扩展。     

双圆孔夫琅和费衍射的远场条件

夫琅和费衍射是菲涅耳衍射的特例。按定义,当照明点光源和接收屏幕距离衍射样品均为无穷远时的衍射为夫琅和费衍射。实现夫琅和费衍射的具体装置多种多样,同一衍射样品在不同装置上都能获得相同的衍射图样,它们之间只有放大倍数的差异。     

平行单色光狭缝衍射的区域划分

利用基尔霍夫衍射公式通过数值计算绘制出理想狭缝在不同区域的衍射光强分布,并与菲涅耳衍射公式及夫朗禾费衍射公式的计算的结果比较,对基尔霍夫衍射公式、菲涅尔衍射公式和夫朗禾费衍射公式的适用范围做了详细的讨论.     

康托集类光栅衍射实验研究

衍射光栅它在当今信息时代是一种不可或缺光学元件,特别是在光谱学、激光工艺、光学信息处理、光通信等许多领域中都有着十分重要的应用。本文以康托集分形光栅为研究对象,自行设计并观察了康托集分形光栅三个阶段的夫琅和费衍射现象,根据惠更斯．菲涅耳原理,讨论了一维康托集分形光栅的夫琅和费衍射光强分布特性。     

圆屏(球)和圆环菲涅耳衍射的解析表达式

在标量衍射理论的基础上，给出了圆屏（球）和圆环菲涅耳衍射的振幅及光强解极表达式。计算了光强分布曲线，并将计算实例和有关资料中的实验与计算结果进行了比较。同时指出所谓无衍射光束实际上是一种菲涅耳衍射现象。     

“四分之一光强”结论的实验验证

在菲涅耳圆孔衍射(图1)中,根据圆形菲涅耳半波带的划分,可知没有遮蔽的整个波阵面在P_0点引起的光强只有使圆孔露出第一个半波带的那一小部分波阵面在同一点引起光强的四分之一。笔者对此“四分之一光强”的结论作了实验验证。该实验的主要方法是,设计一个能露出第一个半波带的菲涅耳圆孔衍射系统,以线性光电探头测出被测点光强引起的光电流,再与     

规范光学分数傅里叶变换下的光学传递函数

基于规范光学分数傅里叶变换,从光学传递函数概念出发,根据菲涅耳衍射、夫琅和费衍射定义,应用线性系统理论,分别给出了菲涅耳与夫琅和费衍射系统在规范分数傅里叶变换下的光学传递函数数学表达式。证明了其具有分数傅里叶变换的级联性,指出常规傅里叶变换下的光学传递函数为分数传递函数的特例。所得结果对光学分数傅里叶变换在信息处理、像质评价等方面的应用具有实用价值。     

菲涅耳-基尔霍夫积分与半波带法分析衍射光谱

惠更斯菲 涅耳原理指出光的衍射本质是无穷多次波的相干叠加.在研究衍射光谱的强度时可使用菲涅耳-基尔霍夫衍射积分进行计算,但该积分的计算较为复杂.为了简化计算而引入菲涅耳半波带的概念,把积分运算简化为振幅矢量的叠加,从而在研究衍射时由菲涅耳-基尔霍夫衍射积分过渡到菲涅耳半波带法.在菲涅耳半波带法中波前上相邻两个半波带到达叠加点的光程差为半个波长,从而导致相位差π.因此相邻两个半波带引起的振动在叠加点发生相消,最终叠加点的光强由发出次波的半波带数目的奇偶性决定.奇数个半波带在叠加点的光强得到加强,偶数个半波带在叠加点的光强发生相消.     

单缝衍射图样的计算机仿真与分析

本文通过计算机仿真的方法，给出了在不同接收距离下的单缝衍射图样，并描述了从菲涅尔衍射向夫琅禾费衍射过渡的过程     

基于相位硅基液晶的光衍射演示实验

计算虚拟物体的衍射光场相位分布,然后加载到相位硅基液晶器件,利用平行光照射硅基液晶器件,可在光屏上看到虚拟物体的实像.根据相位硅基液晶的采样间隔,计算出虚拟物体的采样间隔,可预计虚拟物体大小.演示结果表明:处于菲涅尔衍射区域,衍射图像清晰,亮度高;而夫琅禾费衍射区的衍射图像虽然清晰,但比较暗淡.     

计算机模拟任意形状衍射屏的衍射

把菲涅耳衍射积分化为含快速傅里叶变换的积分,对任意形状衍射屏的衍射进行模拟,其特点是直接用含快速傅里叶变换的积分求解出不同传播距离观察屏上的光场分布,得出菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射的衍射花样.通过计算机对常见的缝孔的衍射的模拟,有助于理解衍射光在传播方向上近场衍射和远场衍射的不同和衍射花样的分布特征.     

圆孔衍射光强分布的数值计算

利用数值积分的方法,计算了由点光源经圆孔衍射形成的光强分布,分别得到夫琅禾费及菲涅耳衍射图样,宽定量分析了满足夫琅禾费衍射的条件。     

对实屏的夫琅禾费衍射中心亮点(亮纹)的半定性半定量论证

光经圆盘、细丝等实屏衍射后,衍射光场中其几何阴影中心有不为零的光强分布.显然这是阐述光的波动性的最好例证,它比圆孔、单缝之类的光孔衍射更具说服力.然而对圆盘等的衍射中心亮点(如泊松点)的论证通常都是从菲涅耳衍射出发,但是在绝大多数非物理类专业的大学物理中,对光的衍射的具体分析都只涉及夫琅禾费衍射,因而给学生对于上述问题...     

用月牙形波带求圆孔夫琅禾费一级衍射环的角半径

用类似菲涅耳半波带的简单几何分析方法，近似导得了圆孔夫琅禾费衍射的中央明斑和一级明环的角半径。     

菲涅耳深区散斑强度统计特性及演化

利用直透光波和高斯散斑场的叠加理论和基尔霍夫近似研究了菲涅耳深区散斑的构成,给出了菲涅耳深区散斑场及其强度概率密度和对比度的表达式.利用原子力显微镜测量的随机散射表面高度分布数据模拟菲涅耳深区不同散射距离处散斑,并计算绘出其强度概率密度和对比度曲线.理论与模拟相结合研究这两个统计函数的特征和直透光强所占比例的影响,以及它们随散射距离的演化规律.     

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．