夫朗和费近似与夫朗和费衍射测量的准确度

较详细地讨论了夫朗和费衍射的本质、夫朗和费近似的准确含义以及倾斜因子对衍射花样的影响。从不同的角度导出了单缝夫朗和费衍射的光强公式和测量公式 ,指出了这些公式之间的区别与联系以及傅里叶光学中作近似分析时存在的问题。认为文献 [1]、[3 ]得出错误结论的深层次原因是错误地理解了夫朗和费近似的概念。当用夫朗和费衍射测量微小物体的尺寸时 ,只要正确地应用测量公式 ,便能得到准确的测量结果。测量的准确度原则上与衍射角的大小及被测物的尺寸无关 ,最小可测尺寸仅由标量理论的成立范围决定     

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.     

光栅光谱仪分辨率及波长范围计算公式的研究

对水平对称式Ebert-Fastie型光谱仪的参量及性能进行了分析研究.基于水平对称式Ebert-Fastie型光谱仪工作时的光路图,用几何方法推导出了入射光线与衍射光线的夹角、入射角、衍射角、可测光谱级次及波长适用范围的计算公式,该公式可通过简单编程计算结果.基于理论分辨率计算公式,并考虑到狭缝宽度导致实际分辨率低于理论分辨率,推导出了分辨率与狭缝宽度等结构参量之间关系的计算公式,对该公式求导得出提高分辨率的方法,并举例计算得出考虑狭缝宽度后的实际分辨率为理论分辨率的83％.     

光栅光谱仪分辨率及波长范围计算公式的研究

对水平对称式Ebert-Fastie型光谱仪的参量及性能进行了分析研究.基于水平对称式Ebert-Fastie型光谱仪工作时的光路图,用几何方法推导出了入射光线与衍射光线的夹角、入射角、衍射角、可测光谱级次及波长适用范围的计算公式,该公式可通过简单编程计算结果.基于理论分辨率计算公式,并考虑到狭缝宽度导致实际分辨率低于理论分辨率,推导出了分辨率与狭缝宽度等结构参量之间关系的计算公式,对该公式求导得出提高分辨率的方法,并举例计算得出考虑狭缝宽度后的实际分辨率为理论分辨率的83%.     

透射光栅衍射效率的通用模型

在远场条件下采用夫朗和费衍射近似,经过波动光学的计算推导,得到透射光栅各级绝对衍射效率及相对衍射效率通用计算模型. 此模型可以用来计算任意栅线截面情况下透射光栅的衍射效率. 利用此模型,分别建立了矩形、梯形和5边准梯形截面的衍射效率计算模型,并对模型正确性进行了验证. 关键词： 透射光栅 衍射效率 数值模拟     

斜入射时光栅衍射特性的理论分析及实验研究

在研究倾斜入射衍射光栅时如何测量光谱波长的基础上,给出了衍射光相对于零级衍射光夹角与倾斜入射光入射角的关系,利用最小衍射角法和等效光栅法测量高压汞灯绿光谱波长,定量分析了在常规衍射光栅实验中斜入射对波长测量结果的影响。     

直角刻槽反射光栅的后向衍射特性

本文导出了直角刻槽反射光栅在正入射和非正入射以及刻槽偏离直角等情况下,反射夫朗和费(Fraunhofer)衍射强度分布表达式;用数值计算结果,分析和讨论了这种光栅的后向衍射特性.     

衍射精细测量仪的设计与实现

材料的线膨胀系数、体膨胀系数、弹性模量等反映物质特性的参量是建筑物、桥梁、工件的设计中必须考虑的因素,对这些参量的测量由于物体的长度变化量非常微小,使得对其测量成为难点。本作品利用单缝夫琅衍射的衍射条纹对单缝的线性放大作用而设计,以波长为650 nm的半导体激光器为工作光源,实现了对微小长度变化量的精细测量。设计了可控比例杠杆,使衍射狭缝随被测材料的伸长按一定的比例变宽,扩大了测量范围和被测材料的种类。     

一种适合中等教育的分光镜

原子结构和量子论,在中学物理教育中占有显著位置,因而与之密切相关的光谱实验也就显得很重要。出于教学需要,我们自制了一种分光镜,它较适合中等教育的特点,现介绍如下。仪器的光路如图1所示,其中P是狭缝,G是光栅。通常狭缝P到光栅G的垂直距离PO较光栅常数d大得多,因此,入射光束和衍射光束可近似看成平行光束,仍然近似满足光栅方程式中φ为衍射角,k为衍射级次,λ为衍射极大的波长。图2为组装仪器部分剖视图,图中,P是刻制的以产生入射光束的狭缝,G是600条/毫米的光栅,PG之间是暗腔。     

利用衍射法自动测量金属的弹性模量

采用夫琅禾费衍射原理，发展了一种利用衍射法自动测量金属丝弹性模量的新方法。利用CCD同时获得单缝衍射和单丝衍射图像，编写图像处理程序，对两类衍射条纹进行采集与自动化处理，得到衍射条纹的中央明条纹宽度，分别测量金属丝的微小伸长量和金属丝的直径，从而精确地获得金属丝的弹性模量。衍射法在微小尺度测量上具有较高精度，可用于精确测量金属丝的弹性模量，将光学测量应用于力学量测量，对于培养大学生综合实验技能具有重要作用。     

夫琅和费衍射与大角度衍射

众所周知,夫琅和费衍射的解析强度分布和暗纹位置是在一系列近似情况下导出的。其中最重要的条件是观测点必须限制在傍轴附近,衍射角不能太大,否则得不到简单的解析公式,也就不能称之为夫琅和费衍射。最近发现有人发明错误的理论将夫琅和费衍射概念及其测量扩展到90°角,其结论与常识截然相反,因此,有必要把混淆的概念予以澄清。     

标量衍射理论的非傍轴近似及其有效性

当光束束腰（或衍射孔孔径）可与波长相比拟或光束具有较大的发散角时,傍轴近似不再成立.在标量瑞利.索末菲衍射积分的基础上,进一步研究了衍射场的非傍轴近似解,并详细分析了解的有效性.以平面波圆孔衍射为例,对衍射场的精确解、非傍轴近似解以及菲涅耳近似解进行了详细的数值计算和比较研究.结果表明,非傍轴近似对微小孔衍射非常精确、有效.     

一种基于单缝衍射的线膨胀系数测定装置

本文根据夫琅和费单缝衍射能够测量狭缝宽度的原理,设计了一种金属线膨胀系数的测定装置,并利用温控仪进行温度的测量控制。实验证明,本文设计的装置操作比较简单,准确度较高。     

Polarization measurement through diffraction

A novel polarization measurement approach using multi-slit diffraction method is proposed in this paper. Part of binary grating is covered by one polarizer. And based on Fraunhofer diffraction, the diffraction intensity formula is deduced. Then we can get the polarization state of the incident light by fitting the measured diffraction pattern with theory diffraction intensity formula. This method only uses polarizer, but not 1/4 waveplate, therefore, it can be applied to measure monochromatic light of any wavelength without a replacing device.     

用正交线阵CCD实现高精度小圆孔自动测量

提出了一种使用线阵CCD自动测量小圆孔参数的方法。该方法充分利用了线阵CCD分辨率高的特点 ,适当的光学设计使两个线阵CCD正交 ,通过测量小圆孔的夫琅和费衍射条纹 ,实现了小圆孔半径的一维参数高精度自动测量和圆度误差的二维参数定性自动测量。该方法具有一定的实用价值及应用前景。     

变形成象的光学传递函数

在传统光学传递函数(OTF)计算中,总假设象对物的横向放大率不变。这种变形成象对OTF精度影响很大,但是人们一直没有找到解决此问题的好办法。本文从基尔霍夫衍射积分出发重新推导点象的振幅分布,并以出瞳坐标表示OTF自相关积分,进而利用分片多项式插值解决变形成象OTF的计算问题。同时,对文[4]中按菲涅尔近似给出的OTF公式作出比较。     

平面透射光栅的菲涅耳衍射

从标量场的菲涅耳衍射理论出发,研究了球面波入射平面透射光栅的衍射场,导出菲涅耳衍射场的复振幅分布,并得到光栅菲涅耳衍射角的计算公式．结果表明,在理想情况下菲涅耳衍射的每一级衍射波都是一个球面波;在对菲涅耳衍射角进行新的定义后,衍射角的计算仍然可以采用夫琅禾费衍射的光栅方程．     

Numerical reconstruction of an object image using an X‐ray dynamical diffraction Fraunhofer hologram

A numerical method of reconstruction of an object image using an X‐ray dynamical diffraction Fraunhofer hologram is presented. Analytical approximation methods and numerical methods of iteration are discussed. An example of a reconstruction of an image of a cylindrical beryllium wire is considered. The results of analytical approximation and zero‐order iteration coincide with exact values of the amplitude complex transmission coefficient of the object as predicted by the resolution limit of the scheme, except near the edges of the object. Calculations of the first‐ and second‐order iterations improve the result at the edges of the object. This method can be applied for determination of the complex amplitude transmission coefficient of amplitude as well as phase objects. It can be used in X‐ray microscopy.