【正文】 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 摘 要 衍射為人們所熟悉的現(xiàn)象，對(duì)于光的這種特殊現(xiàn)象在很多方面有著應(yīng)用 。 在光的衍射的基礎(chǔ)上，介紹了什么是夫瑯禾費(fèi)衍射，幾種實(shí)現(xiàn)夫瑯禾費(fèi)衍射的方法和原理及光強(qiáng)分布特點(diǎn)， 以基爾霍夫積分定理為基礎(chǔ) ， 利用衍射公式的近似對(duì)基爾霍夫衍射公式進(jìn)行了推導(dǎo)， 從理論上得出了夫瑯禾費(fèi)單縫衍射的光強(qiáng)公式，利用 Matlab 軟件進(jìn)行了光強(qiáng)分布的圖樣仿真，并用實(shí)驗(yàn)采集到的圖樣對(duì)理論和仿真的結(jié)論進(jìn)行了驗(yàn)證， 采用對(duì)觀察屏上各點(diǎn)的光強(qiáng)進(jìn)行計(jì)算的方法 ， 對(duì)衍射條紋分析對(duì)比研究 ， 重點(diǎn)研究了 夫瑯禾費(fèi)單縫衍射光強(qiáng)分布以及衍射的條紋分析 ，計(jì)算結(jié)果與實(shí) 驗(yàn) 結(jié)果得到了很好的吻合 。 關(guān)鍵詞： 夫瑯禾費(fèi) 單縫 衍射；光強(qiáng)分布； 衍射條紋；對(duì)比分析 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） Abstract Diffraction to people familiar with the phenomenon, the light of this unique phenomenon has applications in many areas. In the diffraction of light on the basis of what is on the Fraunhofer diffraction, the realization of several Fraunhofer diffraction methods and principles and distribution of light intensity to Kirchhoff integral theorem based on the formula used diffraction Kirchhoff diffraction similar to the formula derived from the theory that the Fraunhofer singleslit diffraction of light formula, using the Matlab software Light simulation of the design and use of the images collected on theory Simulation and the conclusions were verified by onscreen to observe the strong points of light to the method of calculation, the diffraction fringes of parative study, focused on the Fraunhofer singleslit diffraction intensity distribution and diffraction analysis of the fringe The results with the experimental results have been very good anastomosis. Key words： Fraunhofer singleslit diffraction； light distribution； diffraction fringes 。 parative analysis 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） I 目 錄 第 1 章 概 述 .......................................................................................................... 1 光的衍射 ................................................................................................ 1 研究的內(nèi)容與目的 ................................................................................ 2 第 2 章 夫瑯禾費(fèi)衍射原理 .................................................................................... 3 惠更斯 — 菲涅耳原理 ............................................................................ 3 夫瑯禾費(fèi)衍射 ........................................................................................ 4 實(shí)現(xiàn)夫瑯禾費(fèi)衍射的幾種方法 ............................................................ 5 菲涅耳半波帶分析法 ............................................................................ 7 夫瑯禾費(fèi)衍射光強(qiáng)圖樣特點(diǎn) .............................................................. 10 本章小結(jié) .............................................................................................. 12 第 3 章 光強(qiáng)分布的推導(dǎo) ...................................................................................... 13 基爾霍夫積分定理 .............................................................................. 13 基爾霍夫衍射公式 .............................................................................. 15 基爾霍夫衍射公式的近似 .................................................................. 17 夫瑯禾費(fèi) 單縫衍射光強(qiáng)分布 .............................................................. 19 本章小結(jié) .............................................................................................. 20 第 4 章 條紋分析 .................................................................................................. 21 理論分析 .............................................................................................. 21 仿真分析 .............................................................................................. 23 實(shí)驗(yàn)分析 .............................................................................................. 26 對(duì)比分析 .............................................................................................. 28 本章小結(jié) .............................................................................................. 29 結(jié) 論 ......................................................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 參考文獻(xiàn) ................................................................................................................ 30 致 謝 ......................................................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 第 1章 概 述 光的衍射 衍射特點(diǎn) 光波遇到障礙物以后會(huì)或多或少地偏離幾何光學(xué)傳播定律的現(xiàn)象。 幾何光學(xué)表明，光在均勻媒質(zhì)中按直線定律傳播，光在兩種媒質(zhì)的分界面按 反射定律 和 折射定律 傳播。但是，光是一種 電磁波 ，當(dāng)一束光通過有孔的屏障以后，其強(qiáng)度可以波及到按直線傳播定律所劃定的幾何陰影區(qū)內(nèi)，也使得幾何照明區(qū)內(nèi)出現(xiàn)某些暗斑或暗紋。 光的衍射是指光波在傳播過程中 遇到障礙物時(shí)，所發(fā)生的偏離直線傳播的現(xiàn)象。光的衍射，也可以叫做光的繞射，即光可以繞過障礙物，傳播到障礙物的幾何陰影區(qū)域中，并在障礙物后的觀察屏上呈現(xiàn)出光強(qiáng)的不均勻分布。通常將觀察屏上的不均勻光強(qiáng)分布稱為衍射圖樣。 (a) S Σ K Σ K (b) S 圖 11 光的衍射現(xiàn)象 如圖 11 所示，讓一個(gè)足夠亮的 點(diǎn) 光源 S 發(fā)出的光透過一個(gè)圓孔∑，照射到屏幕 K 上，并且逐漸改變圓孔的大小，就會(huì)發(fā)現(xiàn)：當(dāng)圓孔足夠大時(shí)，在屏幕上看到一個(gè)均勻光斑，光斑的大小就是圓孔的幾何投影 ，如圖 11（ a） 所示 ；隨著圓孔逐漸減小，起初光斑也相應(yīng)的變小，而后光斑開始模糊，并且在圓斑外面產(chǎn)生若干圍繞圓斑的同心圓環(huán)，當(dāng)使用單色光源時(shí)，這是一組明暗相見的同心環(huán)帶 ，如圖 11（ b） 所示， 當(dāng)使用白 色光源時(shí)，這是一組色彩相間的彩色環(huán)帶；此后再使∑ S K K ∑ 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 圓孔變小，光斑及圓環(huán)不跟著變小，反而會(huì)增大起來 ， 這就是光的衍射現(xiàn)象。 衍射與干涉的關(guān)系 干涉現(xiàn)象和衍射現(xiàn)象都是光具有波動(dòng)性的重要特征，那么，它們有怎樣的區(qū)別和聯(lián)系呢，簡單地說，干涉是若干光束的疊加，更確切地講應(yīng)該是，當(dāng)參與疊加的各束光本身的傳播行為可近似用幾何光學(xué)直線傳播的模型描寫時(shí)，這個(gè)疊加問題是純干涉問題；若參與疊加的各束光本身的傳播明顯地不符合幾何光學(xué)模型，則應(yīng)該說，對(duì)每一束而言都存在著衍射，而各束光之間則存在干涉聯(lián)系。在一般問題中，干涉和衍射兩者的作用 是同時(shí)存在的。從本質(zhì)上說，干涉和衍射都是波的相干疊加的結(jié)果，只是參與相干疊加的對(duì)象有所區(qū)別，干涉是有限幾束光疊加，而衍射則是無窮多次波的相干疊加。其次，出現(xiàn)的干涉和衍射花樣都是明暗相間的條紋，但在光強(qiáng)分布上有間距均勻與相對(duì)集中的不同。 衍射的應(yīng)用 光的衍射決定光學(xué)儀器的 分辨本領(lǐng) ； 氣體或液體中的大量懸浮粒子對(duì)光的散射，衍射也起重要的作用。衍射應(yīng)用大 致可以概括為以下四個(gè)方面： 光譜分析 ： 如衍射光柵光譜儀。 結(jié)構(gòu)分析 :衍射圖樣對(duì)精細(xì)結(jié)構(gòu)有一種相當(dāng)敏感的 “放大 ”作用 ,故而利用圖樣分析結(jié)構(gòu) ,如 X 射線結(jié)構(gòu)學(xué)。 成像 :在相干光成像系統(tǒng)中 ,引進(jìn)兩次衍射成像概念，由此發(fā)展成為空間濾波