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.     

光栅衍射与相控阵雷达结合的教学案例探索

光栅衍射是光学教学中重要的章节，是对多缝干涉和单缝衍射的综合运用。但是教学过程中会出现教学过程枯燥、教学内容晦涩难懂等问题，这极大地影响了教学效果。本文基于光栅衍射的基本公式，以实际工程应用相控阵雷达为案例，融入课程思政，同时结合Matlab仿真，具体形象地展示了光栅常数、缝宽、衍射角对衍射光谱的影响，以及相控阵雷达的基本原理与以上各因素的联系，在学习知识的同时让学生掌握了相控阵雷达的基本原理。本次教学探索对于光栅衍射教学知识点的教学、思政、实际问题的解决都具有重要的意义。     

平面变线距光栅衍射场的解析表达式

利用多缝干涉原理计算了平面变线距光栅的衍射场分布,给出了它的主极大位置、半宽度等物理量.讨论了该光栅在成像参量变化时对光栅衍射场的影响,得到了变线距光栅单色器参量变化的限制范围.     

光栅衍射中缝间干涉因子作用的计算机模拟

根据惠更斯-菲涅耳原理,从光栅衍射的形成机制出发,探讨了缝间干涉因子的作用。应用matlab程序,模拟了在改变缝数、波长和光栅常数时,缝间多光束干涉条纹的相应变化。该计算机仿真方法,有助于学生理解光栅衍射过程、特征和规律。     

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。     

多圆孔夫琅和费衍射的研究及衍射图样的可视化

为了认识多圆孔衍射的物理特征和图样特点,通过多圆孔衍射与光栅衍射的类比,结合单个圆孔的衍射和光栅的多条缝之间的干涉,得出多圆孔夫琅和费衍射的光强公式。采用MATLAB语言编程作图,得到多圆孔夫琅和费衍射图样,并方便地观察衍射图样随各个参数的变化,有助于学生更好地理解干涉和衍射现象的物理本质。计算机可视化光学现象,有助于提高学生的学习兴趣。圆孔衍射与多缝干涉结合起来处理问题的思路,有助于激发学生深入思考,进行探究式学习,培养创新能力。     

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。     

光的干涉和衍射的Matlab数值模拟

利用Matlab数值模拟杨氏双缝干涉、单缝衍射和光栅衍射的图案和光强分布曲线,并讨论了光的非单色性对干涉条纹的影响.     

推导光栅衍射暗纹位置公式的简易方法

光栅衍射是普通物理等物理类教材中重要的必修内容．常用的普通物理教材对光栅衍射规律的描述通常忽略推导过程而只给出一些重要的结论,例如暗纹位置公式;或者仅作定性分析,例如明条纹宽度随缝数增多而变窄等．事实上,对于光栅衍射暗纹位置公式可以由振幅矢量法求解,     

直尺衍射现象及分析

衍射是光的波动性的一个重要特征,而光栅衍射则是其中一类常见且重要的衍射现象.当激光束入射直尺边缘或表面时会出现半圆形衍射光斑,其产生机理并不清楚.针对直尺边缘与表面的半圆形衍射光斑,本文理论结合实验分析了其产生机理.研究发现,当直尺表面或侧面存在规则的类光栅结构时,其衍射光斑为半圆形.利用标准二值光栅模型分析了直尺衍射问题,发现半圆形衍射光斑起源于多套光栅衍射的叠加.     

平行四边形孔的夫琅和费衍射

在普物光学实验中,一般观察圆孔、单缝、多缝等规则孔径的夫琅和费衍射,并根据衍射图样与波长、孔径之间的定量关系可测定孔径的大小,如图孔的直径,狭缝的宽度,光栅常数等。但是复杂一些的微孔由于制作上和解释其衍射现象上的困难未被列入实验教学。     

三圆环型达曼光栅衍射与缺级

光栅和光栅衍射是波动光学中的一个重要内容, 讨论利用多个圆环衍射的圆环型达曼光栅的衍射现 象. 首先设计了一种三圆环型达曼光栅, 然后解析推导了圆环型达曼光栅的光强分布规律, 并数值分析了其中出现 的缺级现象, 从而使学生对光栅及光栅衍射有一个更深入的了解     

变栅距光栅的衍射实验仿真

依据多缝夫琅禾费衍射的基本原理,对一种平面变栅距光栅的光强分布作出了理论分析,导出了光强分布公式。用Matlab软件对变栅距光栅的衍射进行了模拟仿真研究,通过改变栅距变化系数和起始栅距的值,得出了在不同条件下的衍射谱线特征。该计算结果和研究方法在实际的变栅距光栅应用中具有参考价值,为变栅距光栅参数的设计和优化提供了理论依据。     

多缝衍射反演光谱学的计算机实验研究

本文根据计算机模拟实验给出了当Q为任意(大于1的)数值时提高多缝衍射反演光谱学抗噪音能力的具体条件和方法,在适当的条件下,其抗噪音能力可达到一个实用化的水平10^-2.此外,我们发现在稳定条件下,衍射反演光谱学的光谱范围可以提高到传统光栅光谱仪自由光谱范围的3倍。     

多缝衍射的计算机模拟与演示

利用一个多缝衍射模型模拟光和微观粒子的干涉衍射现象。该模型可演示光的双干涉、ｎ缝衍射及色散现象;也可演示微观粒子的单、双缝衍射,物质波的概率特性及粒子从量行为到经典行为的过渡。     

记录结构对体光栅各向异性衍射选择特性研究

以静态体光栅各向异性衍射理论分析模型为基础,将与体光栅厚度有关的记录光强调制度引入到各向异性耦合波方程中.利用耦合波理论分析了光折变晶体中体光栅的各向异性衍射性能,研究了在不同初始记录光强比的条件下,记录光入射角的改变对光折变体光栅各向异性布喇格衍射性能的影响.结果表明：记录光入射角和记录光初始光强比均对体光栅的各向异性衍射具有选择性;与此相比,记录光入射角和记录光初始光强比对于体光栅各向同性衍射不具备选择性.     

光栅衍射实验中测量光栅常数的两种辅助方法

衍射光栅可以将不同波长的光在空间上分离开,在光谱分析领域中有广泛应用.利用光栅的衍射来测量光栅常数是大学物理实验中的一个典型实验,而本文介绍的正是光栅衍射实验中的两个有趣现象:一是旋转光栅时,谱线的偏转角存在一个最小值;二是光栅旋转到一定角度时,衍射光斑会逐渐消失在视野中.论文从理论上分析解释这两种现象,并设计出两种测量光栅常数的方法,在实验上进行验证.与传统的用最小偏转角测光栅常数的方法相比,本文重点分析了由判定最小偏转角位置偏差所带来的影响,并提出了对称旋转测量的方法来进一步减小误差.     

拼接光栅的偏差对光束空间特性的影响

用拼接小尺寸多层介质膜衍射介质膜衍射光栅的办法制作大口径的高破坏阈值光栅成为解决拍瓦激光系统输出能量的关键技术———光栅拼接技术。拼接的每个光栅都存在五维自由度的偏差,对激光脉冲的空间特性和时间特性产生影响。用夫琅禾费衍射的方法分析了拼接光栅的偏差对光束空间特性的影响,建立了偏差和远场强度分布之间的函数关系并用数值方法进行模拟,得出角度偏差对光束远场分布的影响可以忽略,而位移偏差:光栅间拼缝和前后位移偏差是影响光束远场分布的关键因素。     

面向微小型紫外光谱仪的凹面光栅模拟与设计

针对微型紫外光谱仪设计要求,基于凹面光栅理论与方法开展了微小型紫外光谱仪的像差分析,完成平场化凹面光栅的模拟分析与设计,解决了紫外宽光谱与高分辨率问题,同时应用光栅衍射理论、全息光学理论,采用光栅设计软件PCGrate对凹面光栅的衍射效率进行了设计和优化,使所应用级次的光谱衍射效率在整个设计波段内达到最优,实现了微小型紫外光谱仪的平场凹面光栅设计。所设计紫外凹面光栅工作波长范围190～410nm、口径20mm,F/#=0.21。按照设计参数装调的微型紫外光谱仪在宽度为50μm缝光源再现情况下,光谱分辨率优于3nm,衍射效率无异常出现。     

有像差情况下的全息光栅拼接研究EI北大核心CSCD

激光约束核聚变系统需要大口径脉冲压缩光栅。全息光栅拼接法是制造大口径光栅的重要手段。针对有像差的全息曝光系统,提出了一种拼缝处光栅对准拼接方法。为研究像差对光栅拼接特性的影响,用随机波面进行了光栅模拟拼接,计算了远场衍射能量分布与拼接误差的关系。实验拼接了(150+150)×200 mm2口径光栅,其拼接均方根误差值为0.034λ,峰-峰误差值为0.110λ。利用光栅±1级衍射波面,计算得到了曝光系统像差,并模拟了拼缝处最小拼接误差,其均方根误差值为0.016λ,峰-峰误差值为0.105λ。结果表明,拼接误差与理论模拟结果相近。该误差不会造成远场衍射光斑能量明显下降。由此证明了该方法的可行性。