Fresnel圆屏衍射的计算机模拟演示

基于Huygens-Fresnel衍射积分和Babinet原理,利用Hankel变换算法及球面波因子处理方法,在普通PC上使用MFC编程较好地实现了Fresnel圆屏衍射的计算机模拟演示。演示中,Fresnel圆屏衍射的光强剖面分布、衍射图样和中心光强分布分别随光的传输距离和波长及圆屏半径的改变而变化,光的传输距离和波长及圆屏半径由三个滚动条分别控制。     

圆孔衍射光强的数值模拟研究

研究轴对称光束垂直入射的圆孔衍射花样,建立数学模型数值模拟了圆孔衍射的光强分布解,通过对图像解的分析可知,光入射圆孔后在传播过程中不断地发生衍射现象,最后衍化成具有高斯分布的形式。光在孔径后边缘处仍有衍射现象,即屏后附近光振动的复振幅不为零,而基尔霍夫边界条件只是一个近似结果。     

非傍轴离轴高斯光束的合成光束传输特性

基于瑞利衍射积分公式,推导出非傍轴离轴高斯光束相干合成和非相干合成在自由空间中传输的解析公式,用所得结果对非傍轴高斯光束相干合成和非相干合成进行了研究,得到了非傍轴公式在傍轴条件下回归到傍轴理论所得结果．远场近似,轴上光强以及傍轴离轴高斯光束的相干合成与非相干合成光束传输公式可做为本文结果的特例给出．数值计算表明,合成光束的光强分布与合成方式（相干合成和非相干合成）、光束束宽w0（或等效于f参数）、光束束数M、离轴参数α以及传输距离z有关．在远场,对于相干合成光束,M束非傍轴高斯光束的合成光束的轴上光强是单束非傍轴高斯光束的轴上光强的M^2倍;对于非相干合成光束,M束非傍轴高斯光束的合成光束的轴上光强是单束非傍轴高斯光束的轴上光强的M倍。     

利用数值法改进大学物理课中的演示实验

为克服传统的大学物理课堂演示实验的局限性,引入数值计算法.文章通过对弹簧纵波传播的模拟,得到纵波传播的正弦波形,模拟结果显示了纵波形成的中间细节;数值计算了光栅衍射的相对光强,光强公式中包含有电磁波波长、光栅常数、光栅缝宽以及光栅缝数,通过模拟不同参数下的光栅衍射光强分布,总结出各参数的作用.这两个实例同时显示出使用数值计算模拟大学物理演示实验,实验效果更为完美,演示时间大为减少.     

部分相干平顶光束通过ABCD光学系统的传输特性

利用惠更斯-菲涅尔衍射积分公式导出了部分相干平顶高斯光束(PCFGB)通过ABCD光学系统的传输公式。进一步导出了PCFGB在自由空间中传输的光强分布公式和等效束宽传输公式,且进行了数值计算及分析,并和FMGB的传输特性作了比较。研究结果表明,PCFGB在自由空间中传输时,随着传输距离的增大,其光强分布的平顶部分不会消退,但是它的束宽快速增大而光强快速减小,这与FMGB的传输特性有很大不同。     

贝塞尔—高斯光束圆孔衍射场的传播特性

用标量Kirchhoff-Huyghons衍射积分导出Bessel-Gauss光束，Bessel光束-Gaussial光束圆孔衍射场轴向及横向场强分布的解析表达式，比较了它们的传播特性，探讨了Bessel-Gauss光束在无衍射传播距离上其传播行为依赖于孔半径，束腰参数以及横向波数。     

双色散楔对宽带激光束传输的平滑效应

运用惠更斯菲涅耳衍射积推导了宽带脉冲激光通过双色散楔的传输方程,并将双色散楔与单色散楔对宽带激光束的平滑效应进行了对比.结果表明,单色散楔和双色散楔对宽带激光束传输都有很好的平滑作用,色散楔顶角θ越大,光强横向分布越均匀;单色散楔引起脉冲的前沿和后沿失真,双色散楔可以克服这种不足,同时保持输出光束的传输方向也与输入光束的方向平行.     

部分相干光的夫琅禾费衍射特性

从部分相干光的传输理论出发,推导出了高斯-谢尔模型光束所描述的部分相干光通过夫琅禾费单缝衍射后光强分布的表达式,通过数值计算对这种光束通过单缝光阑系统后观察屏上的光强分布特点进行了讨论,并和完全相干高斯光束的情况做了对比分析。结果表明,通过单缝系统后部分相干光在观察屏上的光强分布与光场空间相干性、单缝系统的缝参量和观察屏到入射屏的距离有关,并且对这几种因素的影响进行了分析。     

光学教学中杨氏双缝衍射的数值模拟

考虑到杨氏双缝实验中狭缝宽度的影响,采用惠更斯-菲涅尔衍射积分公式对高斯激光光束经过杨氏双缝后在观察屏上的光强分布进行了计算模拟,本文详细分析了双缝距离、狭缝缝宽、光束束腰宽度等对衍射图样的影响。     

d→0时衍射光栅的光强分布

光栅衍射花样是由夫琅禾费衍射对多光束干涉调制的结果,本文讨论了光栅长度不变,随着光栅常数d的减少,通过缝数N的增加,保持Nd为常数时衍射光栅的光强分布,并得出,当d→0时,衍射光栅的光强分布与单缝夫琅禾费衍射的光强分布形式一致。     

夫琅和费衍射现象的计算机模拟

本文运用Mat l ab模拟物理光学中几个典型的夫琅和费的衍射实验,实验结果逼真,使整个物理过程变得直观形象,能有效帮助学生建立直观的物理模型,更好地理解相关的物理概念,为物理光学的理论分析和实验教学提供了新的有效的辅助手段。     

研究环形光阑的衍射场

由波前相因子判断法并考虑到孔径的影响,来揭示环形光阑的夫琅禾费衍射场所含成分。分别给出衍射场的积分表达式,进而导出像面衍射场振幅分布公式,并显示出像面衍射场光强分布图。为光阑的夫琅禾费衍射场的分析提供了一种新的分析方法。     

利用衍射光栅测定液体和固体的折射率

本文叙述了利用光栅衍射法来测定液体和固体折射率的实验装置及原理.利用该方法测量折射率虽然精度不高,但方办简便,无需专用仪器.作为普通物理光学实验,使学生理解光学有关知识是有益的.     

平面衍射光栅衍射图样的计算机模拟分析

通过计算机模拟的方法，用VB语言编写程序，运行后可在屏幕上模拟显示平面衍射光栅衍射图样，而且可以实现人机对话。灵活选择不同参数，可以得到比课本上更直观更多样化的图形，在数字中可起到辅助作用。     

宽度不等的夫琅和费双缝衍射图样

分析宽度不等的夫琅和费双缝衍射，得出其衍射光强分布图及衍射图样的特点。     

双光栅衍射成像仪研制与使用

双光栅衍射成像实验是基于原创性科研成果创立的新颖的光学实验,双光栅衍射成像仪是为双光栅衍射成像实验专门设计开发的仪器。介绍了设计该仪器的目的、设计方案的选择和开发该仪器的方式、仪器的功能及使用注意事项。该仪器及其原理技术已通过了科技成果鉴定。     

单色平面光波的双缝衍射的计算机仿真

以菲涅耳衍射积分为数学模型,用计算机模拟单色平面光波的双缝衍射,求解出不同缝宽时观察屏上的光强分布和衍射花样,通过与单缝衍射和双缝干涉的光强分布和花样对比,分析双缝衍射和双缝干涉以及单缝衍射的关系。     

运用光强分布曲线讨论单缝衍射

分析了由计算机得到的单缝衍射光强分布曲线的特征,验证了夫琅和费衍射是菲涅耳衍射的特殊情形,讨论并得出了有限距离下单缝夫琅和费衍射产生的条件。     

光线斜入射对光栅衍射的影响

在一种特殊的斜入射情况下,对光栅衍射现象进行了理论分析和实验研究,导出了衍射谱线偏移量和光栅倾斜角的理论关系式,其结果与实验现象完全吻合。所涉及的方法和结论为研究光栅的衍射规律提供理论依据,在相关技术应用中具有参考价值。