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时间:2020-06-05
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1、衍射现象的数值模拟本文利用MATLAB软件,对菲涅尔衍射和夫朗和费衍射进行了数值模拟,并将模拟结果与实验结果进行了对比,发现模拟结果与实验结果吻合,然后浅谈一下选题原因,以及对科研和人生的思考。我选择的第一个模拟的物体是圆孔,圆孔半径1mm,光波波长为632.8nm(下同),菲涅尔衍射和夫朗和费衍射根本区别在于衍射距离,衍射距离长的是夫朗和费衍射,短的是菲涅尔衍射,圆孔的菲涅尔衍射图样随距离Z(单位mm)的变化如下:Z=315.96Z=394.95Z=263.30Z=225.68Z=1579.78Z=789.89Z=526.59上图所给
2、的尺寸与实际衍射图样的尺寸一致,前6个图样的大小为3×3,第7个大小为4×4.圆孔的夫朗和费衍射图样如下图所示:Z=6000Z=4500Z=3000夫朗和费衍射中心亮斑成为艾里斑,测得的衍射图样中的艾里斑半径与经过计算得到的半径十分一致,误差在1%以内。经圆孔验证模拟结果是相当准确的,然后我按照同样的理论,依次对方孔、五边形孔、六边形孔、八边形孔进行了数值模拟,衍射图样如下所示:Z=789Z=315Z=3000方孔从以上图样中,我们可以分析得到:对于方孔,五边形孔,六边形孔和八边形孔,随着衍射距离的增加,衍射图样的中心图形变为圆形;双缝
3、和多缝的图样中都可以明显地观察到谱线缺级现象。这些现象都和理论想符合,证明数值模拟结果还是符合理论要求的。衍射孔径再次,我对一些其它图样进行了夫朗和费衍射模拟,成果如下:夫朗和费衍射图样因为这些图形没有做实验,所以无法验证模拟结果的正确性,但也可以作为实验的参考。总之,我觉得做这项工作十分有意义,既锻炼了MATLAB编程能力,又加深了对物理光学中衍射概念的理解,取得了很多收获。
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