【正文】 cooperated interference and diffraction simulation experiments into one plete system and designed a personalized MATLAB graphical user interface on MATLAB. Through this platform of the simulation on graphics user interface, users can achieve selection of simulation programs, setting experimental parameters of a simulation randomly, the flexible display of the results as well as the parative analysis of experimental result. Keywords: wave optics。 論文在干涉和衍射理論的基礎上，編寫了 MATLAB 程序代碼，實現(xiàn)了楊氏干涉、等傾和等厚干 涉、夫瑯和費衍射和光柵衍射模擬仿真；此外，為方便用戶使用，本文設計了對應的圖形用戶界面（包括設計方案、界面控件的布置和控件后臺程序代碼的添加），實現(xiàn)了仿真過程中的人機交互。 寧夏大學物電學院 畢業(yè)設計 目錄 1. 緒論 .......................................................................................................................... 1 波動光學的歷史 .............................................................................................. 1 波動光學的研究對象 ...................................................................................... 2 光學實驗仿真的國內外研究現(xiàn)狀 .................................................................. 2 光學實驗仿真 .................................................................................................. 3 ................................................................................................. 4 .................................................................................................. 4 楊氏干涉及實驗仿真 ..................................................................................... 6 雙光束干涉 .......................................................................................... 6 楊氏干涉 ............................................................................................... 7 薄膜干涉及實驗仿真 .................................................................................... 10 薄膜干涉的光程差 .......................................................................... 11 等傾干涉及實驗仿真 ......................................................................... 13 等厚干涉及實驗仿真 ........................................................................ 14 本章小結 ....................................................................................................... 17 3. 光的衍射及實驗仿真 ............................................................................................. 17 光的衍射現(xiàn)象及其分類 ............................................................................... 17 夫瑯和費衍射及實驗仿真 ........................................................................... 18 光柵衍射及其仿真實現(xiàn) ............................................................................... 20 本章小結 ....................................................................................................... 22 4. 結束語 ..................................................................................................................... 23 參考文獻 ...................................................................................................................... 24 致 謝 ........................................................................................ 錯誤 !未定義書簽。與托馬斯 19 世紀后期，光的電磁波理論被英國科學家麥克斯韋提出。光的波粒二象性是人類對于光本性認識的最近一次飛躍。 光的衍射是波動光學的另一個重要的研究內容。學生們可以根據對光學 原理和規(guī)律的理解，自己設置在仿真光學實驗中的可控參數(shù)，探索和發(fā)現(xiàn)光學世界的奧秘，調動學習的積極性 [6]。該軟件是一套成熟的商業(yè)化光傳輸軟件，在處理光傳輸?shù)臄?shù)值模擬算法上有獨到之處，主要體現(xiàn)在其快速傅里葉變換的計算效率很高；軟件采用特殊方法能夠處理小于計算分辨率的灰塵點的衍射過程以及截止頻率小于計算網格分辨最小頻率的濾波過程等。 （ 2）可減少系統(tǒng)外界條件對實驗本身的限制，方便地設置不同的系統(tǒng)參數(shù)，便于研究和發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)運動的特性。當兩列（或多列）波在同一個空間傳播時，空間各點都參與每列波在該點引起的振動。違反疊加原理的效應，稱為“非線性效應”。換言之，波的疊加引起了 強度的重新分布。無論從經典光學還是從現(xiàn)代光學的角度來看，楊氏實驗都具有十分重要的意義。把上述結論統(tǒng)一記作 ????? ??2)1k2(k ??? 干涉相消干涉相長 (214) 稱為光干涉的極值條件，對所有的雙光束干涉都適用，但不同的干涉實驗的? 并不相同。在現(xiàn)在的物理實驗中，通常是直接把激光束投射到雙縫上，即可在屏上觀察到干涉條紋 [9]。 四 、 楊氏干涉的仿真 由楊氏干涉實驗原理圖，并根據雙縫干涉的光路圖，其變量可表示為，屏距D=1(m)、縫寬 d=1(cm)、波長 Lambda=500(nm)，程序如下所示： D=1。 l2=sqrt((y(i)+d/2)^2+0*x(j)+D^2)。)。 br=I.*255/max(max(I))。)。楊氏干涉是一種典型的分波陣面干涉，所謂分波陣面干涉，是由寧夏大學物電學院 畢業(yè)設計 11 同一波面分出兩部分或多部分，然后再使這些部分的子波疊加產生的干涉。 薄膜干涉的光程差 如圖 28 所示為光照射到薄膜上反射光干涉的情況。 由于一旦光程差確定了，帶入光干涉的極值條件就可以定量地討論干涉的 光強分布規(guī)律了。 ??? 。另一種是 321 nnn ?? 或 321 nnn ?? 的排列順序，即薄膜折射率的大小，在它兩面的介質折射率的大小之間。)s i n1(c o s2 222 ?????? ????? enen (223) 或 39。 bochang=s*10^(9)。 delta(I,j)=2*d/sqrt(1+r(I,j)^2/D^2)。 運行上述程序，得到結果如圖 29。用透明的介質做成的這種夾角很小的劈形薄膜上形成的干涉叫劈尖干涉，它是一種等厚干涉。 c=200。 Delta=2*ds(k)+Lambda/2。 image(x,y,Br)。 colormap(gray(NCLevels))。運用此方法，我們實現(xiàn)了光學拍實驗仿真，球面波干涉仿真，楊氏干涉仿真，等傾和等厚干涉仿真。實際上，在光波的傳播過程中，只要光波波面受到某種限制，如 振幅或相位的突變等，就必然伴隨著衍射現(xiàn)象的發(fā)生。 當衍射屏相距光源及觀察平面兩者均為無限遠時，即當觀察屏上點 P 與子波源 點 Q 同時滿足遠場條件 ? ? ?/22 yxd ??? 時，由式（ 31）表示的復振幅分布為 ? ? ? ? ? ? ? ? 11001122 e x p,2e x pe x p, dydxd yyxxjkyxEyxdkjdj j k dyxE ?????? ???????? ?? ???? （ 34） 由此衍射積分得到的光場復振幅分布成為夫瑯和費衍射。在實驗室中，常需用凸透鏡來實現(xiàn)夫朗和費衍射。 圖 33 圓孔夫瑯和費衍射 可以看到，圓孔夫瑯和費衍射衍射圖樣是一組明暗相間的圓環(huán)條紋，且圓環(huán)條紋中 心為衍射光強的主極大值，與理論研究一致，同樣達到了仿真效果。從上圖中容易看出，相鄰兩縫的衍射光在 P 點光程差為 ?? sin)( ba?? (38) 顯然，當鄰縫光程差 )(s i n)( ???????? kkba ??? (39) 相鄰兩縫發(fā)出的衍射光在 P 點同相，干涉相長。編寫程序如下所示： clc clear all d=4*pi:*pi:4*pi。 運行上述程序，可以得到光柵衍射衍射圖樣如圖 312