光学衍射实验的MAT LAB仿真

梁兰菊,田贵才,张裕仕

(枣庄学院 物理与电子工程系,山东 枣庄 277160)

光学衍射实验的MAT LAB仿真

梁兰菊,田贵才,张裕仕

(枣庄学院 物理与电子工程系,山东 枣庄 277160)

本文基于光学单缝、圆孔和多缝衍射进行了理论分析,通过MATLAB对单缝、圆孔多缝衍射进行了计算机仿真,研究结果为光学衍射实验教学提供新的教学手段.

光学;衍射实验;MATLAB仿真＊

0 引言

光学试验中衍射实验是非常重要的实验.光的衍射是指光在传播过程中遇到障碍物时能够绕过障碍物的边缘前进的现象,光的干涉和衍射现象为光的波动说提供了有力的证据.衍射系统一般有光源、衍射屏和接受屏组成,按照它们相互距离的大小可将衍射分为两大类,一类是衍射屏与光源和接受屏的距离都是无穷远时的衍射,称为夫琅禾费衍射,一类是衍射屏与光源或接受屏的距离为有限远时的衍射称为菲涅尔衍射[1～3],按照衍射屏狭缝的形状可分为单缝、圆孔和多缝等衍射[4～6].本文主要用MAT LAB语言仿真光学实验中单缝、圆孔和多缝衍射的变化规律,为光学实验的教学提供新的教学手段.

1 光学衍射实验的MATLAB仿真

1.1 单缝衍射实验的MAT LAB仿真

在单缝衍射实验中我们模拟的是单缝衍射条纹与光强的分布,单缝衍射中相对光强为其中 a为缝宽当缝宽不变时,通过改变入射光波长仿真得到图1,其中图1(b)图的波长比图1(a)图的长,可见波长越长衍射效果越显著.当入射光波长不变,改变缝宽时得到图2,其中图2(b)图的缝宽比图2(a)图的小,可见缝宽越小衍射效果越显著.

图1 波长改变单缝衍射条纹与光强的分布

图2 缝宽改变单缝衍射条纹与光强的分布

1.2 圆孔衍射实验的MAT LAB仿真

图3 圆孔衍射图像和光强分布图

1.3 多缝(光栅)衍射实验的MAT LAB仿真

图4 多缝(光栅)衍射图像和光强分布图

2 结论

本文通过光学衍射实验的MATLAB仿真,得到了衍射图像的变化,结论与实验结果一致,MATLAB在光学实验中的应用为光学实验教师提供了一种新的教学手段和思路,也体现了MATLAB和光学实验结合的重要性.

[1]钟曦旭,杨万民,唐纯青.MATLAB及其在大学物理课堂中的应用[M].西安:陕西师范大学出版社,2006:281～288.

[2]姚启钧.光学教程[M].北京:高等教育出版社,2005:93～125.

[3]张志涌.精通Matlab6.5[M].北京:北京航空航天大学出版社,2007:238～253.

[4]梁兰菊.MATLAB在力学教学中的应用[J].长春师范学院学报,2008,27(2):120～123

[5]梁兰菊.菲涅耳衍射试验的模拟与仿真[J].枣庄学院学报,2008,25(5):40～44.

[6]梁兰菊,田贵才,张裕仕等.光学实验与计算机应用结合的教学改革与研究 [J].赤峰学院学报 (自然科学版),2009,25(11):179-180.

[责任编辑:陈庆朋]

Abstract:Based on the theory of optical single-slit diffraction,Round-aperture Diffraction multi-slit diffraction.we s imulated the results of optical single-slit diffraction,Round-aperture Diffraction multi-slit diffraction usingMATLAB。it provides a new way for teach optical theory and experiment.

S imulation of Optic D iffraction Exper imen Based on MATLAB

L IANGLan-ju,T IAN Gui-Cai,ZHANG Yu-Shi
(.Department of physics and electron engineering,Zaozhuang University,Zaozhuang 277160,China)

04-33

A

1004-7077(2010)02-0006-03

2009-11-08

枣庄学院 2008年教改立项项目[YJG08021]

梁兰菊(1979-),女,硕士,讲师,主要从事光学方面的研究.