下载后可任意编辑基于 MATLAB 单色光的圆孔、圆环衍射现象模拟班别： 10 物理班 姓名：xxxxx 学号：100xxxxxx 专业：应用物理学摘要 基于光的量子论，光在传播过程中遇到障碍物发生衍射的过程可看作是光子通过障碍物的随机运动过程。本文依据由惠更斯－菲涅耳原理推导出夫琅禾费圆孔衍射光强分布，借助 Matlab 软件的编程及数据可视化功能，实现光衍射图样的计算机模拟。关键字 光衍射；夫琅禾费；；Matlab；爱里斑引言： 夫琅禾费衍射在实际的实验操作和观察上存在诸多不便。而计算机模拟以其良好的可控性、无破坏、易观察及低成本等优点，为数字化模拟现代光学实验提供了一种极好的手段。本文从光的量子论出发，依据由惠更斯—菲涅耳原理推导出的光的衍射光强分布，借助 MATLAB 软件的编程及数据可视化功能，实现对单色光圆孔及圆环衍射的图样模拟。1.1 夫琅禾费衍射 衍射是光的波粒二象性中波动性的表现,是光的基本属性之一。其主要表现在光波在遇到一定尺寸的障碍物时不沿直线传播而绕过障碍物继续传播。 惠更斯—菲涅耳原理：在给定时刻，波阵面上的每一未被阻挡的点起着次级球面子波波源的作用，障碍物外任一点上光场的振幅是所有这些子波的叠加。 根据光源和考察点到障碍物的距离把衍射分为两类：第一类是障碍物到光源和考察点的距离都是有限的，或其中之一为有限，称为菲涅耳衍射，又称近轴衍射；第二类是障碍物到光源和考察点的距离都为无穷远，称为夫琅禾费衍射，又称远场衍射，这种衍射较菲涅耳衍射更为重要。 图 1 光衍射原理图下载后可任意编辑 如图 1，假设光在衍射屏平面上的某个波前点和观察点 P 的坐标分别是和，当衍射屏相距光源以及观察点无限远时，即 P0和 P 同时满足远场条件：和时，光场复振幅的分布满足夫琅禾费衍射公式(1)： 公式中 z 是衍射屏和观察屏的距离，为光波波长， 为光在处 的 复 振 幅 。 因 此 ， 观 察 屏 上 任 意 一 点的 光 强 分 布 为 ：。对于不同情况的衍射屏，只要对衍射屏进行积分，理论上都是可以求出观察屏上任意一点 P 的光强分布，从而可以对光强的分布进行定量讨论。 1. 2 夫琅禾费圆孔衍射 图 2 夫琅禾费圆孔衍射装置图下载后可任意编辑夫琅禾费圆孔衍射装置如图 2 所示，S 为点光源，位于透镜的焦平面的主光轴上，光屏 E 置于焦距为 f 的透镜 L2 的焦平面上，圆孔 P 的半径为 R。圆孔的透过率为： 式中，R 代...
