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1、理学院物理学专业课程论文题目波带片的制作与应用专业物理学学生姓名叶灵学号10071330邮箱172749185@qq.com手机187672200708（67）指导教师顾菊观论文字数5923完成日期2012年5月23日湖州师范学院理学院摘 要 利用Matlab编程实现对菲涅尔波带片狭缝方程的可视化,为照相法制作振幅型波带片提供图样。结果表明:该方法生成图样时间短、效率高。最后分析了影响图样设计精度的因素,并得出结论:波带片焦距越短或者波带片半径越大,精度越低;计算点数越少,精度越低。波带片的低衍射效率限制其在可见光波段的使
2、用,可是在X射线波段,波带片是唯一达到衍射极限的光学元件,因而引起人们的极大兴趣。因此本文着重介绍了当前国际上X射线波带片的主要应用。以及其他类型波带片在某些领域的应用。关键词 菲涅尔波带片 Matlab 照相法 振幅型应用X射线目录前言………………………………………………………………………………………………4第一章波带片的制作………………………………………………………………………5第一节波带片的设计…………………………………………………………………5第二节波带片参数的确定…………………………………………………………
3、…5第三节计算机生成图样………………………………………………………………6第四节验证………………………………………………………………………………6第五节讨论………………………………………………………………………………7第六节理论分析……………………………………………………………………………9第七节结论………………………………………………………………………………10第二章波带片的应用…………………………………………………………………………11第一节波带片与透镜相比的优点………………………………………………………11第二节波带
4、片与透镜的区别……………………………………………………………11第三节波带片的缺点……………………………………………………………………11第四节波带片的应用……………………………………………………………………11第五节结论………………………………………………………………………………14参考文献…………………………………………………………………………………………15致谢………………………………………………………………………………………………16前言菲涅尔波带片是一种重要的光学元件,它具类似透镜成像的功能,另外还具有普通透镜无
5、法比拟的优点:焦距可以做到足够长,轻便,可折叠等,因此菲涅尔波带片在远程光通信、测距、红外和紫外线成像、全息照相术等方面得到广泛应用。波带片有多种制作方法,常用的有电子直写法,这种技术通过在铬版玻璃上除去相间的波带部分的铬膜。激光全息方法，此种方法最先由德国哥廷根大学的GSchmahl和DRudolph等[4～5]人提出来的,即通过分束相干光,使两个球面波同轴叠加形成同心圆环的干涉图形,记录在光刻胶上,显影后形成光刻胶波带片的浮雕图形,以此为掩模,利用离子束刻蚀把图形刻到金膜上,制成金的振幅型菲涅耳波带片。一次性将波带片直
6、接刻出更为精密的方法是采用同步辐射光刻技术,制作无底衬自立式波带板,其特点是采用扇形条来支撑波带环,这样的支撑结构对波带片的透射函数调制的影响可以忽略,通常采用金作为制作材料。还有电子束碳污染法，溅射切片法等。上述几种方法虽然精度高,但实现技术复杂,成本高,而照相法易于实现、成本低廉,在一些精度要求不高的原理性实验中可以应用。因此本文着重介绍如何利用Matlab编程设计波带片。图1为振幅型波带片示意图,由相互交替的透明和不透明的环带构成。本文利用Matlab编程快速实现振幅型菲涅尔波带片的设计,生成波带片图样,提高了照相法
7、的效率和精度。第一章波带片的制作第一节波带片图样的设计1波带片是由一组半径为为(1)的同心圆构成的明暗相间的环带。式(1)中:k为环带序数,λ为光波长,f为焦距。文献[4]采用公式计算法,即根据式(1)画同心圆,把相间的波带涂黑得到波带片。文献[5]采用全息法,即利用球面波和平面波发生干涉得到的干涉条纹图样作为波带片图样。本文利Matlab[6]编程快速生成一定参数下的波带片图样,与公式计算法和全息法相比,其在程序实现、绘制效率、绘制精度和自动化程度上具有一定优势。 狭缝方程的建立波带片实质上是特殊的环形衍射光栅,其透明带
8、就是光栅的狭缝,狭缝具有一定的轨迹,满足一定的方程,称之为狭缝方程。对式(1)改写（2）式(2)中:ρ为狭缝半径,n表示波带片狭缝轨迹,例如n=1表示第一个狭缝(半径最小的透明带)的轨迹,其实式(2)与式(1)是一致的,因为两个同心圆组成一个透明带(或不透明带),即2n=k,只不过这里把n不仅看成狭缝的
