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《基于MATLAB的矩孔、单缝、圆孔夫琅和费衍射》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、课程设计任务书学生姓名：专业班级：指导教师：工作单位：信息工程学院目:夫琅和费矩孔、单缝、孔衍射图样、设计目的了解MATLAB软件的基本知识，基本的程序设计，软件在高等数学和工程数学中的应用，学会使用软件进行数值计算和控制工程111的应用。二、设计内容和要求1.绘制弗朗禾费矩孔、单缝和圆孔衍射图样，可以是二维的或三维的，也可以两种都有。改变矩孔、单缝和圆孔的参数，比较衍射条纹的变化。2.学习Matlab语言的概况和Matlab语言的基本知识。3.学习Matlab语言的程序设计。三、初始条件计算机；Matlab软件。四、时间安排1、2015年0
2、1月19H,任务安排，课设具体实施计划与课程设计报告格式的要求说明。2、2015年01月20日，查阅相关资料,学习Matlab语言的基本知识,学习MATLAB语言的应用环境、调试命令，绘图功能函数等。3、2015年01月21日至2015年01月22日,Matlab课程设计制作和设计说明书撰写。4、2015年01月23FI,上交课程设计成果及报告，同时进行答辩。指导教师签名：2015年01月19日系主任（或负责教师）签名：2015年01月19日目录摘要I1•设计的内容及要求11.1设计的目的11.2设计任务要求12.设计原理及设计思路12.1夫
3、琅和费干涉理论12.1.1夫琅和费鬪孔衍射22.1.2夫琅和费矩孔衍射22.1.3夫琅和费单缝衍射22.2设计思路33.仿真及分析44.心得和体会8参考文献8摘要物理光学理论较为复杂抽彖，实验现象的演示对条件要求高。采用MATLAB7.0强大的函数作图功能对矩孔、单缝、I员I孔的夫琅和费衍射进行模拟，建立直观形象并且精确完整的理论模型，并附上程序代码,将干涉理论联系起來，分析衍射和干涉的本质。从而加深对夫琅和费原理、概念、和图像的理解。通过使用MATLAB编写程序，不仅理解了物理思想，而且了解了运用软件解决物理问题的方法。关键词：夫琅和费；干
4、涉；衍射；仿真:MATLAB1•设计的内容及要求1・1设计的目的了解MATLAB软件的基本知识，基本的程序设计，软件在高等数学和工程数学中的应用，学会使用软件进行数值计算和控制工程111的应用。1.2设计任务要求1.绘制列朗禾费矩孔、单缝和圆孔衍射图样，可以是二维的或三维的，也可以两种都冇。改变矩孔、单缝和圆孔的参数，比较衍射条纹的变化。2.学习Matlab语言的概况和Matlab语言的基本知识。3.学习Matlab语言的程序设计。2.设计原理及设计思路2.1夫琅和费干涉理论衍射是光的波粒二象性中波动性，是光的基木屈性z—,其主要表现在光遇到
5、一定尺寸的障碍物时不沿直线传播而是绕过障碍物继续传播。根据惠更斯菲涅耳原理，在给定时刻波阵面上每一未被阻挡的点都会成为次级波源，障碍物外任一点上光场的振幅是所有子波的叠加。夫琅禾费衍射是远场衍射，即光源与障碍物和考察点的距离都是无穷远。图1.光衍射原理图如图1,假设光在衍射屏工平面上的某个波前点仇和观察点P的坐标分别是（兀（）？（））和（x,y）,当衍射屏相距光源以及观察点无限远时，即〃°和〃同时满足远场条件：
6、Z
7、hx2/久、y2/兄和
8、Z
9、>X02//l寸，光场复振幅的分布满足夫琅衍射公式:■ikz（1）u（p卜-今[
10、XaS）exp（-
11、弘5[%）dxdy公式中Z是衍射屏和观察屏的距离，兄为光波波长，匕)(仇)为光在仇处的复振幅。因此，观察屏上任意一点P的光强分布为：/(P)=lt/(P)
12、2o对于不同情况的衍射屏,只要对衍射孔进行积分，理论上都是可以求出观察屏上任意一点P的光强分布KP),从而可以对光强的分布进行定量研究。2.1.1夫琅和费孔衍射当衍射孔为半径为r的圆孔时，根据公式(1),可以导出其夫琅和费衍射光强公式为：［可凹『(2)m式屮加二是衍射角，丿］⑴是一阶贝塞尔函数。zi为了方便，对衍射角做近似处理，^-Jx2+y2//,其中于是透镜的焦距。2.1.2夫琅和费矩
13、孔衍射当衍射孔为一矩孔时，其夫琅和费衍射光强公式为:式中"字呼映0=晋=讐品机分别是矩孔的长和宽，。是衍射角，对于傍轴近似条件下：l-x!/,co-y/f因此:I2.1.3夫琅和费单缝衍射当衍射孔为一单缝时，可以看成是宽度远远小于长度的矩孔，其夫琅和费衍射光强公式为：(-、2/(P)=/o叱(5)IQ丿式屮q二虫二如singd是单缝长度0是衍射角，对于傍轴近似条件,:15仁因此:2A•
14、xapi]sin——亠[5丿]2(6)/oxapi2.2设计思路根据夫琅和费公式(2)、(4)、(6)利用MATLAB7.0编程，代码如下①矩孔衍射代码：a=
15、0.0005;%长b=0.0005;%宽Lmda=632.8e-9;%波长f=1;%焦距xm=6000*lmda*f;def=le-5;10=1;[xzy]=mes
