西安郵電大學(xué)光學(xué)仿真課程設(shè)計(jì)(題目一、三、五、九)

1、電子工程學(xué)院專業(yè)課程設(shè)計(jì)I 實(shí)驗(yàn)報(bào)告姓 名：系 部：光電子技術(shù)系專 業(yè)：電子科學(xué)與技術(shù)年 級(jí)：學(xué) 號(hào)：指導(dǎo)教師：地 點(diǎn)：時(shí) 間：2015/12/21-2015/12/31題目（一）光波偏振態(tài)的仿真一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^(guò)對(duì)兩相互垂直偏振態(tài)的合成1掌握?qǐng)A偏振、橢圓偏振及線偏振的概念及基本特性；2掌握偏振態(tài)的分析方法。任務(wù)與要求：對(duì)兩相互垂直偏振態(tài)的合成進(jìn)行計(jì)算，繪出電場(chǎng)的軌跡。要求計(jì)算在j=0、j=p/4、j=p/2、j=3p/4、j=p、j=5p/4、j=3p/2、j=7p/4時(shí)，在Ex=Ey及Ex=2Ey情況下的偏振態(tài)曲線并總結(jié)規(guī)律。二、任務(wù)與要求對(duì)兩相互垂直偏振態(tài)的合成進(jìn)行計(jì)算，繪出電場(chǎng)的軌跡。要

2、求計(jì)算在j=0、j=p/4、j=p/2、j=3p/4、j=p、j=5p/4、j=3p/2、j=7p/4時(shí)，在Ex=Ey及Ex=2Ey情況下的偏振態(tài)曲線并總結(jié)規(guī)律。三、實(shí)驗(yàn)原理光波的偏振態(tài)根據(jù)空間任一點(diǎn)光電場(chǎng)E的矢量末端在不同時(shí)刻的軌跡不同，其偏振態(tài)可分為線偏振、圓偏振和橢圓偏振。1) 線偏振光當(dāng)、二分量的相位差時(shí)，橢圓退化為一條直線，稱為線偏振光。此時(shí)有當(dāng)m為零或偶數(shù)時(shí)，光振動(dòng)方向在、象限內(nèi)；當(dāng)m為奇數(shù)時(shí)，光振動(dòng)方向在、象限內(nèi)。由于在同一時(shí)刻，線偏振光傳播方向上各點(diǎn)的光矢量都在同一平面內(nèi)，所以又叫做平面偏振光。通常將包含光矢量和傳播方向的平面稱為振動(dòng)面。2) 圓偏振光當(dāng)振幅相等，相位差時(shí)，橢圓

3、方程退化為圓方程該光稱為圓偏振光。用復(fù)數(shù)形式表示時(shí)，有式中，正負(fù)號(hào)分別對(duì)應(yīng)右旋和左旋圓偏振光。所謂右旋或左旋，與觀察的方向有關(guān)，通常規(guī)定逆著光傳播的方向看，E順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)時(shí)，稱為右旋偏振光，反之，稱為左旋偏振光。橢圓偏振光在某一時(shí)刻，傳播方向上各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的光矢量末端分布在具有橢圓截面的螺線上。橢圓的長(zhǎng)、短半軸和取向與二分量、的振幅和相位差有關(guān)。其旋向取決于相位差：當(dāng)時(shí)，為右旋橢圓偏振光；當(dāng)時(shí)，為左旋橢圓偏振光。四、課程設(shè)計(jì)步驟開(kāi)始流程圖：定義變量c,lamd,T,k,w,t,z,Eox,EoyFx=Fy=0Fy=Fy+/4Fy<=7*/4Ex=Eox*cos(w*t-k*z+Fx) Ey

4、=Eoy*cos(w*t-k*z+Fy)顯示三維圖像plot3(Ex,Ey,z)顯示二維圖像plot(Ex,Ey)Yesno5、 仿真結(jié)果及結(jié)果分實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析： 通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的截圖可以知道，根據(jù)空間任一點(diǎn)光電場(chǎng)的矢量末端在不同時(shí)刻的軌跡不同，其偏振態(tài)可分為線偏振，圓偏振與橢圓偏振。思考題：說(shuō)明偏振的定義； 答：光場(chǎng)的振動(dòng)方向相對(duì)光的傳播方向的不對(duì)稱性叫光的偏振。為什么圓偏振橢圓和線偏振是完全偏振光？ 答：應(yīng)為它們?nèi)绾未_定光的左右旋？ 答：規(guī)定逆著光傳播方向看，E為順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)時(shí)，稱為右旋圓偏振光，反之，稱為左旋圓偏振光。如何區(qū)分圓偏振和自然光？ 答：通過(guò)1/4波片，再通過(guò)偏振片，然后旋轉(zhuǎn)偏振

5、片，若光強(qiáng)不變化，為自然光；若光強(qiáng)有變化，出現(xiàn)兩次消光，為圓偏光。如何區(qū)分橢圓偏振和部分偏振光？ 答：通過(guò)1/4波片，并且最大或最小方向與波片光軸方向一致或垂直，再通過(guò)偏振片，并旋轉(zhuǎn)偏振片 有消光現(xiàn)象為橢圓偏振，無(wú)消光的為部分偏振光。根據(jù)仿真結(jié)果總結(jié)左右旋的規(guī)律。 答：ø=m時(shí)候?yàn)榫€偏光，m=0/偶數(shù)時(shí)，在一、三象限；m=奇數(shù)時(shí)，在二、四象限；ø=m/2時(shí)，為圓偏振光；其它為橢圓偏振光。六、仿真小結(jié)通過(guò)本次光學(xué)仿真，使我對(duì)書(shū)本的知識(shí)有了更深的理解。本來(lái)在光學(xué)實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)做了關(guān)于偏振光的實(shí)驗(yàn)，如果說(shuō)那個(gè)是宏觀的話，那么這次仿真就是很好的微觀教學(xué)，本來(lái)書(shū)本上的東西時(shí)間久了容易混淆

6、，這次實(shí)驗(yàn)?zāi)切┓抡鎴D十分生動(dòng)形象，給我留下了很深的印象，作為仿真的第一個(gè)實(shí)驗(yàn)，剛開(kāi)始接觸覺(jué)得還是很有難度，但隨著理解和小伙伴們一起研究，最終我們還是出色完成了這個(gè)實(shí)驗(yàn)，給人很大的成就感。七、實(shí)驗(yàn)程序clear all;c=3e+8;lamd=5e-7;T=lamd/c;t=linspace(0,T,1000);z=linspace(0,5,1000);w=2*pi/T;k=2*pi/lamd;Eox=10;Eoy=5;Fx=0; i=1;for Fy=0:pi/4:7*pi/4 Ex=Eox*cos(w*t-k*z+Fx); Ey=Eoy*cos(w*t-k*z+Fy); subplot(4,

7、4,i); i=i+1; plot3(Ex,Ey,z); zlabel('z'); xlabel('x'); ylabel('y'); title('Fy-Fx=*pi/4');endn=9;for Fy=0:pi/4:7*pi/4 Ex=Eox*cos(w*t+k*z); Ey=Eoy*cos(w*t+k*z+Fy); subplot(4,4,n); n=n+1; plot(Ex,Ey); title('Fy-Fx=*pi/4');end題目（三）光波場(chǎng)的時(shí)域頻譜分析一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?duì)一些常見(jiàn)光波進(jìn)行傅里葉變換計(jì)算并

8、繪出頻譜圖，總結(jié)影響頻譜寬窄的因素。二、任務(wù)與要求無(wú)限長(zhǎng)等幅振蕩持續(xù)有限時(shí)間的等幅振蕩，持續(xù)時(shí)間為1ns、1ms、1s、10s、100s指數(shù)衰減振蕩E(t)=e-te-i2pn0，(t0)，=0、1、5、10、100進(jìn)行傅里葉變換計(jì)算并繪出頻譜圖，總結(jié)影響頻譜寬窄的因素。等時(shí)間進(jìn)行計(jì)算。三、課程設(shè)計(jì)原理1) 無(wú)限長(zhǎng)時(shí)間的等幅振蕩其表達(dá)式為式，它的頻譜為該式說(shuō)明，等幅振蕩光場(chǎng)對(duì)應(yīng)的頻譜只含有一個(gè)頻率成分，我們稱其為理想單色振動(dòng)。其功率譜為，如圖所示。2)可見(jiàn)，這種光場(chǎng)頻譜的主要部分集中在從到的頻率范圍之內(nèi)，主峰中心位于處，是振蕩的表現(xiàn)頻率，或稱為中心頻率。為表征頻譜分布特性，定義最靠近的兩個(gè)強(qiáng)度

9、為零的點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的頻率和之差的一半為這個(gè)有限正弦波的頻譜寬度。由式，當(dāng)時(shí)，;當(dāng)時(shí)，所以有。因此，振蕩持續(xù)的時(shí)間越長(zhǎng)，頻譜寬度愈窄。3) 衰減振蕩其表達(dá)式可寫(xiě)為相應(yīng)的為 功率譜為 如圖所示。可見(jiàn)，這個(gè)衰減振蕩也可視為無(wú)限多個(gè)振幅不同、頻率連續(xù)變化的簡(jiǎn)諧振蕩的疊加，為其中心頻率。這時(shí)，把最大強(qiáng)度一半所對(duì)應(yīng)的兩個(gè)頻率和之差，定義為這個(gè)衰減振蕩的頻譜寬度四、課程設(shè)計(jì)步驟開(kāi)始流程圖：定義變量：t1,w1,f,Eo,B,tao衰減震蕩yt3=Eo*exp(-B*t3)*exp(-2i*pi*f.*t3)*(heaviside(t3)Yw3=fourier(yt3無(wú)限長(zhǎng)時(shí)間的等幅震蕩yt1=Eo*exp(-2

10、i*pi*f*t1)Yw1=fft(yt1)持續(xù)有限時(shí)間等幅震蕩yt2=Eo*exp(-2i*pi*f*t2)*(heaviside(t2+tao)-heaviside(t2-tao)Yw2=fourier(yt2)顯示函數(shù)plot(t1,yt1)plot(f,abs(Yw1)顯示函數(shù)ezplot(t3,yt3,-1,10)ezplot(w3,abs(Yw3),-10,-2)顯示函數(shù)ezplot(t2,yt2,-2,2)ezplot(w2,abs(Yw2),-22,10)結(jié)束五、仿真結(jié)果與分析1. 如何獲得準(zhǔn)單色光？答：對(duì)于一個(gè)實(shí)際的表觀頻率為0的振蕩，若其振幅隨時(shí)間的變化比振蕩本身緩慢很多，

11、則這種振蕩的平率就集中于0附近的一個(gè)很窄的頻段內(nèi)，可認(rèn)為是中心頻率為0的準(zhǔn)單色光。2.影響光的單色性的因素有哪些？答：和頻率，振幅。3.衰減震蕩中的含義？答：衰減因子6、 仿真小結(jié) 本次實(shí)驗(yàn)雖然看上去很簡(jiǎn)單，但是在編寫(xiě)完后無(wú)論如何也調(diào)試不出來(lái)，檢查了好幾遍沒(méi)沒(méi)發(fā)現(xiàn)究竟什么地方有錯(cuò)誤，感覺(jué)是matlab里面的傅里葉變換和階躍函數(shù)之間存在bug，最后走投無(wú)路的情況下用了fft函數(shù)才解決這個(gè)問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中一遍一遍的檢查讓人時(shí)時(shí)刻刻在崩潰的邊沿，差點(diǎn)我們都想換實(shí)驗(yàn)了，可是又覺(jué)得大家都做這么長(zhǎng)時(shí)間了，還是再堅(jiān)持一下，最后經(jīng)過(guò)大家一起合作用fft做出來(lái)的喜悅也不是平時(shí)能夠體會(huì)到的，本次實(shí)驗(yàn)不僅鍛煉我們的

12、書(shū)本知識(shí)，也磨練了我們分析問(wèn)題，解決問(wèn)題的能力，合作的能力，而且這次試驗(yàn)也告訴我們往往在你想放棄的時(shí)候，也許就在成功路上的90%，再堅(jiān)持一下就能成功了。七、程序clear all;close all;clc;t1=linspace(-2*pi,2*pi,500)w1=linspace(-2*pi,2*pi,500)f=1;Eo=10;B=1;tao=2;yt1=Eo*exp(-2i*pi*f*t1);%無(wú)限長(zhǎng)時(shí)間的等幅震蕩Yw1=fft(yt1);subplot(3,2,1);plot(t1,yt1);subplot(3,2,2);plot(f,abs(Yw1);syms t2 w2 t3 w

13、3yt2=Eo*exp(-2i*pi*f*t2)*(heaviside(t2+tao)-heaviside(t2-tao);%持續(xù)有限時(shí)間等幅震蕩Yw2=fourier(yt2);subplot(3,2,3);ezplot(t2,yt2,-2,2);subplot(3,2,4);ezplot(w2,abs(Yw2),-22,10);yt3=Eo*exp(-B*t3)*exp(-2i*pi*f.*t3)*(heaviside(t3);%衰減震蕩Yw3=fourier(yt3);subplot(3,2,5);ezplot(t3,yt3,-1,10);subplot(3,2,6)ezplot(w3,

14、abs(Yw3),-10,-2);題目（五）雙光束干涉的仿真一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握光的相干條件；2掌握分波陣面雙光束干涉的特點(diǎn)。任務(wù)與要求：對(duì)雙縫干涉進(jìn)行計(jì)算，分別繪出單色光和復(fù)色光（白光）的干涉條紋，總結(jié)雙縫干涉的特點(diǎn)。2、 任務(wù)與要求對(duì)雙縫干涉進(jìn)行計(jì)算，分別繪出單色光和復(fù)色光（白光）的干涉條紋，總結(jié)雙縫干涉的特點(diǎn)。三、實(shí)驗(yàn)原理?xiàng)钍想p縫干涉實(shí)驗(yàn)是最早利用分波陣面法獲得相干光，從而獲得光波干涉現(xiàn)象的典型實(shí)驗(yàn)裝置。如圖7.1.1所示，兩狹縫間距為d，雙縫所在平面與屏幕平行，兩者之間的垂直距離為D，O為屏幕上的坐標(biāo)原點(diǎn)且與兩狹縫對(duì)稱。兩個(gè)狹縫光源滿足振動(dòng)方向相同、頻率相同、相位差恒定的相干條件。故兩列

15、光在空間相遇，將產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。屏幕上將出現(xiàn)明暗相間的干涉條紋。設(shè)OP=y，則由幾何關(guān)系可知，兩個(gè)相干光源到達(dá)屏幕上任意點(diǎn)P的距離分別為：這樣兩列相干光的光程差為，相位差為。設(shè)兩狹縫光源的光波單獨(dú)到達(dá)屏幕P點(diǎn)處的振幅分別為和，光強(qiáng)分別為和。則兩列光波疊加后的振幅為：，而疊加后的光強(qiáng)為：。設(shè)兩列光波在屏幕上相遇點(diǎn)振幅相等，則P點(diǎn)光強(qiáng)為：時(shí)為干涉明條紋。時(shí)為干涉暗條紋。其實(shí)絕對(duì)的單色光只是理論上存在，實(shí)際的“單色光”都是有一定譜線寬度的準(zhǔn)單色光，這種準(zhǔn)單色光入射到干涉裝置后，其中的每一種波長(zhǎng)成分都將產(chǎn)生自己的干涉條紋，由于波長(zhǎng)不同，除零級(jí)明條紋外，其他級(jí)次的條紋將彼此錯(cuò)開(kāi)，并發(fā)生不同級(jí)條紋的重疊。在

16、重疊處總的光強(qiáng)為各種波長(zhǎng)的條紋的光強(qiáng)的非相干相加。隨著級(jí)次的增大，干涉條紋的明暗對(duì)比減小，當(dāng)級(jí)次增大到某一值后，干涉條紋就消失了。對(duì)于譜線寬度為的準(zhǔn)單色光，干涉條紋消失的位置應(yīng)是波長(zhǎng) 的成分的k級(jí)明條紋與波長(zhǎng)為的成分的k+1級(jí)明紋重合的位置。由于兩成分在此位置上有同一光程差，根據(jù)光程差與明紋級(jí)次的關(guān)系可知，條紋消失時(shí)，應(yīng)滿足：。由于，于是可得：由此可知，愈大，即光的單色性愈差，能觀察到得干涉條紋級(jí)次就愈小。四、課程設(shè)計(jì)步驟流程圖：定義lamd,d,z,yzd,x,yi=1i500NYl1=sqrt(y(i)-d/2)2+z2); l2=sqrt(y(i)+d/2)2+z2); phi=2*pi

17、*(l2-l1)/lamd; u(i,:)=4*cos(phi/2)2;l1=sqrt(y(i)-d/2).2+z2);l2=sqrt(y(i)+d/2).2+z2);Nl=11;dl=linspace(-0.1,0.1,Nl);lamd1=lamd*(1+dl);phi1 = 2*pi*(l2-l1)./lamd1;u(i,:) = sum(4*cos(phi1/2).2)顯示圖像imagesc(x,y,u)plot(u(:),y)顯示圖像imagesc(x,y,u)plot(u(:),y)五、仿真結(jié)果與分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析：由上圖可以看出單色光實(shí)現(xiàn)雙光束干涉時(shí)它的條紋可見(jiàn)度基本是一致均勻的我們

18、由可見(jiàn)度的公式也可以推導(dǎo)出來(lái)v=(IM-im)/(IM+Im),我們可以對(duì)它進(jìn)行一個(gè)簡(jiǎn)單的計(jì)算得到v=cos，而我們知道，角度是不變的所以它得到的條紋亮度也是不變的。對(duì)于復(fù)色光來(lái)說(shuō)，我們可以試想，它的每一個(gè)單色光同樣滿足單色光干涉的理論，但是由于波長(zhǎng)的不同所以他們?cè)谄辽系奈恢貌煌▂=(d/D）*lmd），而能量集中在中心處，由空間和時(shí)間相干性造成，所以兩邊形成了模糊的圖案。思考題1光的相干條件答：在相遇的地方，頻率相同，振動(dòng)方向相同，相位相同或有恒定的相位差2試討論光源分波面法和分振幅法的相干性并說(shuō)明如何用非相干光源獲得相干答：分波面法是將一個(gè)波列的波面分成幾部分，由這每一部分發(fā)出的波再相遇

19、時(shí)，必然是相干的；分振幅法是利用透明薄板的第一，第二表面對(duì)入射光的依次反射，將入射光的振幅分解成若干部分，將這些不同部分的光波相遇時(shí)將產(chǎn)生干涉；要獲得相干光，要把一個(gè)波列的光分成兩束或幾束光波，然后令其重合而產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉效應(yīng)，這樣的方法可以使相干光束初相位差保持恒定。3為什么雙光束干涉是分波陣面法答：一束光透過(guò)兩個(gè)縫，分成兩束光在觀察屏上疊加，有恒定的相位差。4解釋干涉的時(shí)間相干概念并用復(fù)色光的仿真進(jìn)行解釋答：復(fù)色光有波長(zhǎng)的分布，光速一樣，波長(zhǎng)不同，頻率不同，到達(dá)光屏上有相差時(shí)間，光波在不同時(shí)刻光場(chǎng)的相關(guān)性。5假如利用光的干涉現(xiàn)象進(jìn)行長(zhǎng)度的測(cè)量，試分析光源用寬譜還是窄譜的精度高 答：用窄譜近

20、似于單色光，單色性更好；用寬譜時(shí)，干涉的光強(qiáng)分布集中，精度更高。六、仿真小結(jié)本次實(shí)驗(yàn)是所有實(shí)驗(yàn)中比較輕松的一個(gè)，結(jié)合之前的兩次實(shí)驗(yàn)和書(shū)本上的知識(shí)，只花了半天的時(shí)間就非常順利地做出了這個(gè)實(shí)驗(yàn)，由此可見(jiàn)隨著我們對(duì)matlab的熟悉，在掌握課本知識(shí)的情況下，做實(shí)驗(yàn)已經(jīng)變得越來(lái)越容易，不會(huì)像之前那樣手忙腳亂了。當(dāng)時(shí)我們做完程序后，又加了個(gè)灰度函數(shù)，使圖形能夠通過(guò)亮度去顯示光強(qiáng)，然后我們還試了其他顏色，結(jié)果color（pink）也是能出來(lái)的，但是其他的好像出不來(lái)，也不知道為什么。我們從這次實(shí)驗(yàn)知道了干什么事都有第一次，當(dāng)做了第一次，后面也就好做很多了。七、程序clear ;lamd=5e-7; %設(shè)定入

21、射波長(zhǎng)d=0.002; %縫間距z=1; %屏縫間距yzd=5*lamd*z/d; %設(shè)定屏幕范圍x=yzd;y=linspace(-yzd,yzd,500);for i=1:500 l1=sqrt(y(i)-d/2)2+z2); l2=sqrt(y(i)+d/2)2+z2); phi=2*pi*(l2-l1)/lamd; u(i,:)=4*cos(phi/2)2; %干涉光強(qiáng)endcolormap(gray)subplot(1,4,1);imagesc(x,y,u);%畫(huà)單色光干涉條紋title('單色光波干涉條紋')subplot(1,4,2);plot(u(:),y)ti

22、tle('單色光波曲線')for i=1:500 l1=sqrt(y(i)-d/2).2+z2); l2=sqrt(y(i)+d/2).2+z2); Nl=11; dl=linspace(-0.1,0.1,Nl); %復(fù)色光譜線寬度 lamd1=lamd*(1+dl); phi1 = 2*pi*(l2-l1)./lamd1; u(i,:) = sum(4*cos(phi1/2).2); %復(fù)色光干涉強(qiáng)度endsubplot(1,4,3);imagesc(x,y,u); %復(fù)色光干涉條紋title('復(fù)色光波干涉條紋')subplot(1,4,4);plot(u(

23、:),y)title('復(fù)色光波曲線') 題目（九）光的圓孔衍射一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)的概念；2掌握夫瑯禾費(fèi)圓孔衍射特點(diǎn)及艾里斑的概念；3掌握菲涅爾圓孔衍射的特點(diǎn)二、任務(wù)與要求 利用教材3.1-15式對(duì)圓孔衍射進(jìn)行計(jì)算，其中入射波長(zhǎng)為632.8nm，圓孔半徑為1mm，光源位于系統(tǒng)的軸線上。改變光源位置及觀察屏位置，觀察遠(yuǎn)場(chǎng)衍射圖案及艾里斑，近場(chǎng)觀察距離改變衍射圖案的變化；對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行總結(jié)分析。三、實(shí)驗(yàn)原理基爾霍夫衍射定理從微分波動(dòng)方程出發(fā)，利用場(chǎng)理論中格林定理將空間P點(diǎn)的光場(chǎng)與其周?chē)我环忾]封閉曲面上的個(gè)點(diǎn)光場(chǎng)建立起了聯(lián)系。對(duì)于小孔衍射問(wèn)題，有一無(wú)限大不透明平面屏，其上

24、有一開(kāi)孔，用點(diǎn)光源照明，圍繞P點(diǎn)作一閉合曲面，閉合曲面由三部分組成：開(kāi)孔，不透明屏部分背照面1，以P為中心、R為半徑的大球部分球面2。此時(shí)P點(diǎn)光場(chǎng)幅振幅為：（1）在上，E和 的值由入射光波決定：A是離點(diǎn)光源單位距離處的振幅，cos(n,l)表示外向法線n和從S到上某點(diǎn)Q的矢量l之間夾角余弦。（2）在不透明屏背照面1上，E=0，=0。（3）對(duì)于2面，r=R，cos(n,R)=1,且有所以在2面上的積分為式中，是2對(duì)P點(diǎn)所張立體角，是立體角元，在輻射場(chǎng)中，綜上所述，只需考慮對(duì)孔徑面的積分，即此事為菲涅爾-基爾霍夫衍射公式。其中P點(diǎn)光場(chǎng)是上無(wú)窮多次波源產(chǎn)生的，次波源的幅振幅與入射波在該點(diǎn)的幅振幅E(

25、Q)成正比，與波長(zhǎng)成反比；因子(-i)表明次波源的振動(dòng)相位超前于入射波/2,；傾斜因子K()表示次波的振幅在各個(gè)方向上是不同的。四、課程設(shè)計(jì)步驟x1=-a定義lamd,E0,k,a,z,m,x,y流程圖：x1aNi=1Yx1=x1+i100 NX=X+F Yi=i+1X=0,y1=-j=1,Y=0y1j100NN YYy1=y1+j=j+1F=(-sqrt(-1)/lamd)*E0.*exp(sqrt(-1)*k.*r)./r.*(1+z1./r)/2)*(2*a/m)*(2*sqrt(a2-x12)/m)X=X+FY=Y+X顯示圖像五、仿真結(jié)果與分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析：這個(gè)實(shí)驗(yàn)我對(duì)它截圖很多，因?yàn)?/p>

26、它可以描述為一個(gè)動(dòng)態(tài)的變換，它近場(chǎng)與遠(yuǎn)場(chǎng)的區(qū)分就在這個(gè)“動(dòng)態(tài)”的變化之中，所以我需要截很多圖并且不斷地改變他的距離去觀察它的現(xiàn)象，在這個(gè)試驗(yàn)中我們令N=1，為它近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)的界限，圓孔半徑和波長(zhǎng)可以確定，從而r可以計(jì)算出來(lái)，可以設(shè)置進(jìn)場(chǎng)與遠(yuǎn)場(chǎng)來(lái)觀察圖形，我們可以清楚地看到，在近場(chǎng)的時(shí)候，它的圖形隨著r的變化是變化的，如果N為偶數(shù)它的圖形中間為暗紋，N為奇數(shù)中間為亮紋，而當(dāng)r遠(yuǎn)到一定距離就為遠(yuǎn)場(chǎng)了，即為夫瑯禾費(fèi)衍射了，這時(shí)候它的衍射圖樣就不在發(fā)生變化了。思考題1什么是近場(chǎng)，遠(yuǎn)場(chǎng)，遠(yuǎn)場(chǎng)和近場(chǎng)衍射各有什么特點(diǎn)答：近場(chǎng)是菲涅爾衍射，發(fā)散光入射，會(huì)聚光出射；遠(yuǎn)場(chǎng)是夫瑯禾費(fèi)衍射，平行光入射，平行光出射，當(dāng)衍射孔徑平面到觀察平面距離r無(wú)限時(shí)時(shí)遠(yuǎn)場(chǎng)衍射。2根據(jù)仿真結(jié)果，總結(jié)圓孔的近場(chǎng)及遠(yuǎn)場(chǎng)衍射的特點(diǎn)答：觀測(cè)時(shí)，會(huì)看到菲涅耳衍射所產(chǎn)生的圓孔成像，大小與形狀會(huì)與原來(lái)的圓孔不一樣，即是說(shuō)邊緣多少會(huì)有一些鋸齒在，但是夫瑯和費(fèi)衍射的