衍射现象的数值模拟.docx

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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。