泊松亮斑演示实验的数值研究

泊松亮斑是由于光衍射而产生的经典光学现象，在“大学物理”课程中经常被用来说明光的波动性，并作为典型的演示实验在课堂中展现。对圆屏衍射图样进行了数值计算，系统分析了光源波长l、圆屏半径R、圆屏和接收屏间距z,以及圆屏粗糙度对泊松亮斑的影响。结果显示，圆屏对接收屏中心遮蔽的半波带数k是影响泊松亮斑的重要参数。在保证亮斑光强和对比度的前提下，k越小，越有利于演示。     

自制"泊松亮斑"演示器

现行中学物理教材光学部分都只对“泊松亮斑”进行了简单介绍，没有安排演示实验让学生切实观察到“泊松亮斑”，这不利于学生在头脑中建立完整的光的衍射概念．为使学生在头脑中形成“泊松亮斑”的表象，笔者利用中学实验器材自制了“泊松亮斑”演示器，     

用自制教具演示著名的“泊松亮斑”实验

高中物理第二册必修本,第八章第四节光的衍射图8-9圆孔衍射,在教学中不少教师提出这个问题,无法进行实验演示.为了解决这个问题,笔者设计自制教具"泊松亮斑"演示仪.经课堂教学实际演示,真实可信、直观性强、可见度大.从而突破了长期在教学中不能演示的缺憾.     

光的衍射综合演示仪的设计及制作

介绍了一种光的衍射综合演示仪的设计与制作方法, 可在课堂教学中演示泊松亮斑、 圆孔衍射、 单线 衍射、 单缝衍射和光栅衍射等多种光的衍射现象. 仪器设计巧妙, 操作简单, 效果明显, 对帮助学生理解光的衍射规 律非常有益     

干涉、衍射实验中衍射物位置的估算

从光源的空间相干性和实际光源的边缘衍射特性两个方面分析给出了干涉、衍射实验中衍射物到光源的距离的估算公式,分析了双缝干涉和泊松亮斑两个实验实例.     

用激光演示泊松亮斑

用激光演示泊松亮斑刘仁介（四川南充县白塔中学，６３７１００）法国物理学家菲涅耳迎接著名数学家泊松的挑战，完成了在不透明圆板的阴影中心，会有一亮斑的著名“油松亮斑”实验．证实了光的波动理论，泊松亮斑实验在科学史上有十分重要的地位．在教学时，如能演示此实...     

双缝干涉测波长实验的改进

针对人教版教材中"双缝干涉测波长"的实验存在的不足,对传统装置进行了改进.改进的实验采用激光作为光源,实验现象可以直接在光屏上观察和测量,实验操作简单、误差小.利用该装置还可以探究相邻亮条纹的间距Δx与光波波长λ、双缝间距d、光源到屏的距离L之间的关系;该实验装置还可以演示泊松亮斑、单缝衍射、小孔衍射等实验,实验现象明显.     

自制装置观测"泊松亮斑"

现行的人教社高中物理教材中说明光具有波动性的著名的泊松亮斑实验，只有文字和图片，没有现成实验仪器．很多刊物介绍用激光束作为光源来演示，但是激光束需要用透镜来扩束，实验时较麻烦，还会让学生错误的认为亮斑是透镜对光的折射造成的．而且在明亮的教室内做，效果不明显．同时不透光的圆盘的选择很多是用小钢珠，但不易固定和调节．笔者通过长时间的实践，自制了一个简易的泊松亮斑观测仪，该仪器结构简单，取材、制作容易，并且出现的衍射亮斑与课本中的图片几乎一样．     

由轴锥镜折射阴影区产生的泊松衍射斑

为完善轴锥镜衍射场分布描述与认识,根据积分渐进理论处理了含大数且稳相点不在积分域中的衍射场积分函数,获得了轴锥镜折射阴影区的近轴域衍射场的近似解析解,且发现了该衍射场分布服从泊松散射分布这一新奇的现象。实验结果表明:在其阴影近轴区域的光强分布很好地服从零阶贝塞尔函数,并且中心光斑直径正比于传播距离,但其强度随纵面传播而衰减。由于照射光束与衍射斑的直径都随传播距离线性增大,二者永远不会重叠,所以理论上这个泊松衍射可传播到无穷远。相对于传统的圆屏衍射实现方式,轴锥镜透镜为超远距离空间中泊松衍射斑的产生提供了一种新的、更便捷的方法。     

巧妙演示泊松亮斑

普通高中物理课程标准实验教科书<选修3-4>第61页中,提出了光通过不透明圆盘会在影的中心出现亮斑--泊松亮斑.也就是说让一束光照在一微小圆形微粒上,由于光能够绕过障碍物继续传播,在圆的中心光相互叠加形成亮斑.要明显地观察到泊松亮斑,尽量满足以下条件.     

泊松亮斑的模拟仿真研究

泊松亮斑是证明光波动性的一个重要实验现象。我们根据菲涅尔衍射理论,利用计算机Matlab程序编程,对泊松亮斑形成的衍射过程进行了模拟仿真。通过改变入射光的波长、圆盘的直径、圆盘后成像位置,来研究泊松亮斑及其衍射环的变化规律。研究表明,采用合适的入射波长、圆盘和成像位置,可以实现单暗环或多暗环的光场分布,在半导体微纳加工方面具有一定的应用价值。     

探究光的衍射实验反向衍射条纹的成因

在光的衍射实验过程中,平行光束经过衍射光栅后,不但在与入射光同方向的观察屏上看到衍射图 样,当在与入射光相反方向放一个观察屏时,也能看到类似的衍射现象. 通过实验发现,反方向的衍射图像与光栅 基片的反射光干涉有关. 从实验和理论两方面对这一现象进行了分析论证     

大孔径会聚光束的圆孔和圆屏衍射及其反演变换

实验中发现,经常使用的大孔径会聚光束的圆孔和圆屏衍射图样不同于一般的菲涅耳圆孔和圆屏衍射图样.通过对这种光束进行的实验性研究发现,这是一种由球差引起的畸变了的会聚球面波光束.解释了衍射图样的形成,证明了这种光束的衍射图样中存在反演变换关系.利用这种光束可以对微小的衍射物体进行反演放大.     

Poisson线瞄准技术初步研究

Poisson斑的中心可以在很长的距离内保持与轴心共线因而能实现高精度的对心瞄准,这一技术被称为Poisson线技术.利用数值模拟和实验验证对Poisson线瞄准技术进行了初步研究.通过数值模拟发现,Poisson线上的光强随着离圆屏距离的增加而增大;Poisson斑直径随着圆屏直径增加而减小、随着距离增加而增加;其方向平行于入射激光束并过圆屏中心（待瞄准点）.Poisson线对圆屏的倾斜非常不敏感,但是对中心的偏移非常敏感.模拟中发现Poisson线对10 μm的中心偏移敏感,初步实验验证Poisson线可实现50 μm的对心误差调节. 关键词： 中子成像 Poisson线 Fresnel衍射     

衍射光栅的自制与实验

衍射光栅的内容在高中新课程标准实验教材《物理·选修3-4》中介绍得非常简单,实验器材也不容易获得,这对教师的教学演示以及学生知识的系统掌握都是不利的.下面对衍射光栅作一简介,并     

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...     

基于LabVIEW的衍射自动演示仪的设计

针对传统衍射演示实验中操作繁杂、效率低、耗时长的问题,设计了衍射自动演示仪. 该仪器应用虚拟仪器技术,将LabVIEW软件与实验硬件相结合,实现了对多重狭缝盘转动与定位的自动控制,以及衍射光强分布理论曲线与实际图像的对比演示,并设计出友好的人机界面,方便操作.     

衍射光谱的演示

光的衍射是中学物理光学教学中最困难的一部分.若缺少很好的实验作教学演示,就不可能使学生们熟练地接受这一课题.为了这个目的,我们介绍衍射光谱的演示. 一般用衍射光栅来得到衍射光谱.通常(特别是设立在边疆地区的一些学校)由于缺少衍射光栅,根本无法演示衍射光谱,即使有衍射     

也谈振动图像演示实验的改进

中师<物理>课本关于振动图像的教学,介绍了用砂摆演示振动图像的实验.从教材看很直观,但在实际操作中容易出现砂子忽漏忽止,图像不连续的现象,以及实验现象无法竖直起来向学生展示的问题.虽然对此实验有过一些改进的意见和方法,但在实际应用的过程中,不是直观性差,就是性能不稳定,或不易操作、不便制作.为此笔者对振动图像演示实验做如下改进.     

Poisson线瞄准技术初步研究

Poisson斑的中心可以在很长的距离内保持与轴心共线因而能实现高精度的对心瞄准,这一技术被称为Poisson线技术.利用数值模拟和实验验证对Poisson线瞄准技术进行了初步研究.通过数值模拟发现,Poisson线上的光强随着离圆屏距离的增加而增大;Poisson斑直径随着圆屏直径增加而减小、随着距离增加而增加;其方向平行于入射激光束并过圆屏中心（待瞄准点）.Poisson线对圆屏的倾斜非常不敏感,但是对中心的偏移非常敏感.模拟中发现Poisson线对10 μm的中心偏移敏感,初步实验验证Poisson线可实现50 μm的对心误差调节.