光学衍射和干涉现象的计算机仿真.doc

光学衍射和干涉现象的计算机仿真 目 录 摘要 2 Abstract 3 引言 4 一 光的衍射现象的仿真 5 1．1光的衍射现象 5 1．2惠更斯—菲涅耳原理 5 1．3夫朗和费衍射 7 1．3．1夫朗和费矩形孔衍射理论 7 1．3．2夫朗和费矩形孔衍射实验的MATLAB仿真 8 1．3．3夫朗和费圆孔衍射理论 10 1．3．4夫朗和费圆孔衍射实验的MATLAB仿真 11 1．3．5夫朗和费单缝衍射理论 12 1．3．6 夫朗和费单缝衍射实验的MATLAB仿真 13 1．3．7 夫朗和费多缝衍射理论 15 1．3．8 夫朗和费多缝衍射实验的MATLAB仿真 16 二 光的干涉现象的仿真 18 2．1 光的干涉理论分析 18 2．2 杨氏双缝干涉的MATLAB仿真 19 三 结束语 22 参考文献 22 致谢 22  光学衍射和干涉现象的计算机仿真 摘要 介绍了夫朗和费矩形孔、圆孔、单缝和多缝四种衍射，并通过MATLAB软件对其做了计算机仿真，获得了衍射图样和光强分布图。同时还分析了光的干涉的基本理论，通过MATLAB软件对杨氏双缝干涉实验进行了计算机仿真，获得了干涉图样和光强分布图。并对改变实验参数所获得的条纹图样进行了对比分析，得出的结果和实际理论推导都相一致，为实际中的理论分析和实验教学提供了方便。 关键词：衍射，干涉，MTALAB，计算机仿真. Abstract ? ? Introduced Fraunhofer rectangular hole, hole, slit and multiple slit diffraction of four and their made by MATLAB software, computer simulation and optical diffraction patterns obtained intensity distribution. Also analyzed the basic theory of interference of light through the MATLAB software on Youngs double slit experiment, computer simulation, obtained interference pattern and intensity distribution. And changing the experimental parameters obtained fringe pattern were compared, the results and the actual theoretical analysis are consistent with the practice of teaching theory and experiment provides a convenient. Keyword：Diffraction ,Interference, MATLAB,Computer simulation. 引言 光的干涉和衍射是光学里最基本也是最重要的两种特性，为了加深对衍射和干涉的了解，其中的一些概念、原理往往需要用实验来进行验证，但是在现实的教学中，很多实验参数是现有设备所不能提供的，这就给实验操作带来了极大的限制，从而不能满足需求。因此，开创新的教学模式是非常有必要，也是迫在眉睫的事。为了解决实验硬件设备所不能提供的需要问题，计算机仿真就成了一种新的趋势。方便，准确，是软件仿真的突出点。它能够准确的把实验理论数据通过计算机仿真展现，避免了一些贵重仪器的经常性使用，并且能够把一些复杂的理论概念形象生动的展现出来，让学生更容易接受和掌握。 MATLAB拥有强大的数值计算和图形处理功能，其中很多的指令表达式与数学、工程中常用的形式相似，简单易学。本文就通过MATLAB强大的科学数值计算和出色的图形处理功能对夫朗和费衍射和杨氏双缝干涉实验进行了分析和图样仿真。 一 光的衍射现象的仿真 1．1光的衍射现象 光的衍射是指光波在传播过程中遇到障碍物时，所发生的偏离直线传播的现象。光的衍射，也可以叫光的绕射，既光可绕过障碍物，传播到障碍物的几何阴影区域中，并在障碍物后的观察屏上呈现出光强的不均匀分布。通常将观察屏上的不均匀光强分布称为衍射图样。 图1-1光的衍射现象 让一个足够亮的点光源S发出的光透过一个圆孔Σ，照射到屏幕K上，并且逐渐改变圆孔的大小，就会发现：当圆孔足够大时，在屏幕上看到一个均匀光斑，光斑的大小就是圆孔的几何投影；随着圆孔逐渐减小，起初光斑也相应的变小，而后光斑开始模糊，并且在圆斑外面产生若干相间的同心环带，当使用白色光源时，这是一组色彩相间的彩色环带；此后再使圆孔变小