matlab模拟方孔衍射,基于MATLAB的圆孔衍射实验模拟.pdf
基于MATLAB的圆孔衍射实验模拟
第24卷 第 2期 盐城工学院学报(自然科学版) V01．24No．2
2011年O6月 JournalofYanchengInstituteofTechnology(NaturalScienceEdition) June．201l
基于 MATLAB的圆孑L衍射实验模拟
成海英 ，陈冬冬 ，张 亚
(1．盐城工学院基础部，江苏 盐城 224051；2．盐城工学院 机械工程学院，江苏 盐城 224051)
摘要：根据物理光学中光的圆孔衍射理论，利用MATLAB工具编写程序进行实验模拟，绘出圆
孔衍射的衍射 图样以及三维的光强分布，直观的展现 了圆孔衍射的物理现象，并考虑到实际衍
射的情况，对非单色光进行了讨论。
关键词：MATLAB；物理实验模拟 ；圆孔衍射 ；非单色光
中图分类号 ：0436 文献标识码 ：A 文章编号 ：1671—5322(2011)02—0011一O3
MATLAB是一种主要用于数值计算即可视化
《 霄
图形处理的工程语言和应用软件 。它将数值分
析、矩阵计算、图形图像处理、信号处理和仿真等
则：， + 一 其中：，为QP的距
诸多强大的功能集成在较易使用的交互式计算机
环境 中，为科学研究，工程应用提供 了一种功能 离；：为CP。的距离；为波矢量。
强、效率高的编程工具。
光的衍射是光的波动性的主要标志之一。光
的衍射光强分布可看作波前上的所有子波相干的
结果，光的衍射理论的研究根据光源和衍射屏的
距离可以分为菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射两种形
式，圆形孔衍射是典型的光学衍射形式，利用旁轴
近似和夫琅禾费近似使得夫琅禾费的计算公式相
对简单 。可以用解析式求出积分，相对也容易进行 图1 夫琅禾费衍射装置的光路图
模拟，利用 MATLAB模拟实验可以形象直观的演 Fig．1 Diagram ofFratmhoferditfraetionequipment
示实验现象，探究光的衍射问题，而且不受实验仪
器和实验场所的限制，可以通过改变模拟参数获 假定衍射孔受平面波垂直照射，即E( ，Y。)
得不同的仿真结果，并在显示屏上直接显示出来， 是常数设为A，则光强复振幅的分布满足 以下夫
动态直观地展现各种物理量之间的关系，对于理
琅禾费衍射公式：
解光字理论具有积极的作用。
(，Y)=
1 夫琅禾费衍射实验的理论
+ ，唧 + 】dxldy~
夫琅禾费衍射装置的光路图如图1所示，其
中分别在孔径平面和透镜焦平面建立坐标系 (1)
Cy 和xPoY，两坐标原点 C和 P。在透镜光轴
式中 C=÷
上。假设光在衍射屏 面上某一波前点 Q和观 tA
察屏P点的坐标分别是 ( ，Y)和 (，Y)。在远 因此，观察屏上任意一点的光强为：
场条件下满足夫琅禾费近似 ，即：
，=E ·E (2)
收稿 日期 ：2011—03—23
作者简介：成海英 (1977一)，女，江苏盐城人，讲师，硕士，主要研究方向为材料的磁学光学性质、物理问题数值计算。
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