应用旋转矢量法定量分析单缝衍射的衍射图样

<正>人教版高中物理教材定量分析了光的双缝干涉条纹特征,而对于单缝衍射问题,教材未定量展开,但这并不妨碍高中生对定量探究单缝衍射图样心生好奇。新课标注重提高全体学生的科学素养,本文介绍旋转矢量法,讨论如何应用旋转矢量法定量分析单缝衍射的衍射图样,培养学生应用数学知识解决物理问题的能力,加深对光的衍射规律本质的理解,引导学生知其然,更知其所以然。     

单缝衍射与矩形波频谱的联系

本文揭示了单色光夫琅和费单缝衍射的光强分布与矩形波频谱分布之间的相似性。     

车灯线光源的优化设计

为了说明车灯抛物面的反射原理 ,我们采用机理分析法 ,根据光的反射定理 ,作出抛物面反射的光路图。整个过程只考虑一次反射的情况 ,且线光源发射光的方向任意 ,通过分析光路图 ,我们利用了光学中的单缝夫琅和费衍射 ,在傍轴条件下 ,按菲涅尔———基尔霍夫公式 ,推导出夫琅和费单缝衍射的光强度分布公式 ,基于最小二乘法的优化理论 ,建立数学模型并求解 ,从而确定线光源的长度     

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。     

倾斜因子对单缝夫琅和费衍射强度的影响

一般教材在讨论夫琅和费单缝衍射时都没有考虑倾斜因子对光强分布的影响，本给出了考虑倾斜因子时的光强分布，并指出当缝的宽度较宽时，倾斜因子的影响可以忽略．     

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。     

夫琅和费衍射屏上光强分布研究

运用夫琅和费衍射分别讨论单缝衍射和光栅衍射屏上的光强计算问题,突出了光学研究问题的思路和方法.     

旋转矢量法在简谐振动和简谐波问题求解中的应用

求解简谐振动和简谐波问题,一直是大学物理课程中学生学习的难点,其关键是初相位难以确定.若学生掌握了用旋转矢量求解相关问题的方法,则能直观、方便地研究简谐振动,达到化难为易、突破难点的目的.通过实例说明了旋转矢量法在简谐振动和平面简谐波中的运用.     

对新教材一副图的质疑

人教版普通高中课程标准实验教科书选修3-4（2010年4月第3版）第十三章第7节《光的颜色色散》中第69页“衍射时的色散”有一幅图,图下注明“白光的单缝衍射条纹”,如图1所示．通过实验观察白光的双缝干涉条纹和单缝衍射条纹,会发现这幅图不是白光的单缝衍射条纹,而是白光的双缝干涉条纹．     

缝宽及缝间距对双缝干涉衍射条纹的影响

双缝于涉衍射条纹的静态分布是:单缝衍射中央主极大内,对称排列着多条干涉亮条纹,中心部较亮,随着向两侧的展开,光强逐渐减弱。     

确定夫琅和费单缝衍射明、暗纹位置的不同教学方法的讨论

夫琅和费单缝衍射的明、暗纹位置及相应光强是波动光学中的重要部分,用不同的方法讲解效果不同。本文比较了惠更斯-菲涅耳原理定量积分法及半波带法得到的结论,表明在近似情况下,这两种方法都可以对其进行描述。     

物理演示实验参考资料

单缝衍射演示实验一般做单缝衍射实验时,大多采用灯光作光源,这时所得到的衍射条纹,往往不很明亮,如果把这些条纹投射到光屏上,学生不容易清楚地观察到。因此,做这个实验时只能在狭缝后直接观察,不能使全班学生同时看到,造成讲解时的不便。要想在光屏上能够清楚地看到单缝衍射的条纹,主要关键在于加强光源的发光强度。采用日光作光源,可以解决这个问题。这个演示     

白光夫琅和费衍射实验的计算机仿真

以日光为白光光源,把日光的可见光谱均匀分割为2 000份色光,计算出各色光的RGB代码。基于Matlab软件实现了白光夫琅和费圆孔、矩孔及单缝衍射实验的计算机仿真。结果表明,这些白光夫琅和费衍射实验的仿真图像色彩连续、细腻而与实际实验的结果一致,能直接投影于多媒体屏幕上,可应用于光学辅助教学等领域。     

杨氏双缝实验中的干涉与衍射现象

杨氏双缝干涉实验中观测的干涉条纹实际上是位于单缝衍射中央明条纹区域内。实际工作中可以将这两个实验综合起来,学生在这个过程中可以清楚单缝衍射与双缝干涉之间的不可分离的关系,有助于学生将理论知识应用于实际,活学活用,促进学生理论水平的提高。     

牛顿法对Fraunhofer单缝衍射的应用

用作图法求Ｆｒａｕｎｈｏｆｅｒ单缝衍射光强次极大的分布难以得到精确的结果。本文用作图法辅以牛顿法解超越方程ｕ＝ｔｇｕ，给出了次极大在ｕ方向分布的精确数据，误差小于１０－５。     

谈矢量图在理论教学中的作用

正弦交流电一般有四种表示法:解析法、曲线法、旋转矢量法和符号法.解析法、曲线法求解繁杂,又不准确,一般情况下不用,而符号法不便于矢量运算,在定量计算时也使用较少.旋转矢量法是分析计算简单正弦交流稳态电路中最基本的方法.由于矢量图直观形象,清晰明了,富有启发性,且应用十分灵活,所以在《电工学》理论教学中有着相当重要的作用.     

振动方程分析与解法研究

本文主要分析了如何利用复数法、拉普拉斯变换法、旋转矢量法和试探法求解振动微分方程.在讨论中避免了求解复杂的微分方程,为振动方程求解提供了简明的方法,对理解"振动"的有关概念和规律有很大帮助.     

刍议大学物理的几个教学问题

现行大学物理教材存在一些不足,主要有:1)没有"矢量的虚拟方向和虚拟大小"的相关知识;2)安培环路定理等知识点的讲解方法;3)单缝衍射部分有错误;4)光栅衍射部分"可观察到的最大条纹数"问题实际意义不大,且解法也有问题.逐一分析这些不足,提出改进的建议.     

正交双缝干涉与衍射图样及其规律的探讨

本文研究著名的杨氏双缝干涉与衍射实验的拓宽。正交双缝的干涉与衍射图样．应用波动光学原理推导出正交双缝夫琅和费干涉与衍射规律公式。得到正交双缝的干涉与衍射实验的主要结论：１．正交双缝是分波阵面实验，可看成正交双孔实验。它比杨氏双缝多产生一倍──四个相于光源。２．正交双缝图样是干涉与衍射的迭加效应，干涉与衍射同时存在且综合的效应。３．正交双缝干涉与衍射的图样是由亮、暗条纹相同分布而组成十字形的条纹图。４．由实验结果作出正交双缝干涉与衍射光强分布曲线。５．正交双缝夫琅和费干涉与衍射规律公式。     

提高单缝衍射实验精度的几点尝试

分析了单缝衍射光强分布实验的误差来源,提出在光电流与光强成线性关系的前提下,产生误差的主要原因是环境本底及主极大杂散光的存在.并得出在光电探头的线性区域内,适当增大主极大光强的强度和增大衍射条纹的宽度是提高实验精度的有效方法.