【正文】 l 文件 )、 XXX． bas(聲明 dll 的模塊文件 )、 XXX． cls(VB 調(diào)用 dll 的接口文件 )。 (2)點擊確定。光強分布 39。夫瑯禾費 圓 孔 衍射圖樣 39。.*5000。 x=2*pi*a*sinth./lambda hh=(2*besselj(1,x)).^2./x.^2。 for i=1:m r=xs(i)^2+ys.^2。 xs=ys。 ym=2020*lambda*f。) 圓 孔 衍射程序設(shè)計 考慮由一點光源所發(fā)出的球面光波經(jīng)圓孔衍射屏形成的衍射場 ,根據(jù)菲涅耳Xx 學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 18 基爾霍夫衍射積分公式 ,衍射場中一點 P 的光波振動 復(fù)振幅為 : ? ? ? ? ? ? ? ?1c o sc o s2220002 ???? ?? drUiP eriz????? UU (36) 式中 :? 為光波長 ,1r 為 S 到 Q 的距離 ,2r 為 Q 到 P 的距離 ,積分范圍為半徑為R 的圓孔表面 O? ,即所謂透光部分 。 xlabel(39。xlim39。)。 %色調(diào)處理 subplot(1,2,2) plot(B1,ys,39。光柵衍射圖樣 39。 subplot(1,2,1) image(xs,ys,Brt)。 %確定灰度的等級 Br=(B/max(B))*NC。 B1=B/max(B)。 beta=pi*d*sinphi/lambda。 for i=1:n sinphi=ys(i)/D。 n=1000。 ym=2*lambda*D/a。 %縫數(shù)，可以隨意更改變換 a=a*1e3。 程序如下： function y=ys02(lambda,N,a,D) lambda=lambda*1e9。一般光柵與光屏的距離 D 遠大于衍射條紋在光屏上偏離光屏中心的距離ys，因此有： Dy /~sin ?? (34) 光柵衍射可以看作是 N個相干光形成的縫間干涉和單縫衍射共同作用的結(jié)果。光強分布圖 39。)。%色調(diào)處理 subplot(1,2,2) plot(B,100*ys,39。單縫衍射圖樣 39。 image(ym,100*ys,Brt)。%確定灰度的等級 Br=(B/max(B))*N。 B(i,:) =(sumcos^2+sumsin^2)/n^2。 sumcos=sum(cos(alpha))。 for i=1:n sinphi=ys(i)/D。 n=60。%屏幕上 y 的范圍 n=60。a=*a。 圖 33 實驗原理窗體 Xx 學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 14 圖 34 實驗內(nèi)容窗體 圖 35 課后思考窗體 Xx 學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 15 Matlab程序設(shè)計 單縫 衍射程序設(shè)計 當(dāng)光源到衍射屏的距離和光屏到衍射屏的距離都是無窮大時，即滿足遠場條件時，我們稱這種衍射為夫瑯禾費衍射 . 所以夫瑯禾費衍射中入射光和衍射光都是平行光 . 為了模擬單縫衍射現(xiàn)象，我 把單縫看成一排等間隔光源，共 NP 個光源分布在 A～ B 區(qū)間內(nèi)，離 A 點間距為 yp，則屏幕上任一點 S 處的光強為 NP 個光源照射結(jié)果的合成 . 如圖 所示，子波射線與入射方向的夾角 ? 稱為衍射角， 0?? 時，子波射線通過透鏡后，必匯聚到 O 點，這個亮條紋對應(yīng)的光強稱 為主極大 . NP 個光源在其他方向的射線到達 S 點的光程差，應(yīng)等于它們到達平面 AC 的光程差，即?sinyp?? ，其中 Dys??sin (31) ys為 S 點的縱坐標，則與 A點光源位相差為 ysDyP????? 22 ??? (32) Y s A B φ C O φ 圖 36 單縫衍射 設(shè)單縫上 NP 個光源的振幅都為 1，在 x， y軸上的分量各為 ?cos ， ?sin 合振幅的平方為： ? ? ? ?22 sinc os ?? ??? 。實驗原理講述實驗的原理及基礎(chǔ)知識 ，實驗內(nèi)容 主要包含實驗步驟和實驗要求 ，而 課后思考則是提出一些思考題，讓學(xué)生通過完成該實驗后進行解答。, 0amp。 圖 32 二級 窗體 圖 主要程序如下： Option Explicit Private Declare Sub keybd_event Lib user32 (ByVal bVk As Byte, ByVal bScan As Byte, ByVal dwFlag As Long, ByVal dwExtraInfo As Long) Private Declare Function FindWindow Lib user32 Alias FindWindowA (ByVal lpClassName As String, ByVal lpWindowName As String) As Long Private Declare Function PostMessage Lib user32 Alias PostMessageA (ByVal hwnd As Long, ByVal wMsg As Long, ByVal wParam As Long, lParam As Any) As Long Private Sub VScroll1_Change() End Sub Private Sub Command1_Click() Xx 學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 12 Dim a(0 To 2), e, X Dim winHwnd As Long, RetVal As Long a(0) = Val() a(1) = Val() a(2) = Val() e = ys01(a) Call keybd_event(vbKeySnapshot, 1, 100, 100) DoEvents = (vbCFBitmap) winHwnd = FindWindow(vbNullString, Figure 1) If winHwnd 0 Then RetVal = PostMessage(winHwnd, amp。界面由參數(shù)設(shè)置，實驗原理圖，衍射仿真圖像，還有其他一些連接至三級窗體的按鈕。 Xx 學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 10 圖 31 光 學(xué)衍射實驗系統(tǒng)主界面 界面程序如下： Private Sub Command1_Click() End Sub Private Sub Command2_Click() End Sub Private Sub Command3_Click() End Sub Private Sub Command4_Click() End End Sub Private Sub Form_Load() End Sub 二級窗體是本系統(tǒng)的核心所在， 由系統(tǒng)主菜單的相應(yīng)按鈕點擊進入即可， 是Xx 學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 11 衍射實驗的可操作界面。點擊相應(yīng)的圖標進入二級窗體后，便可進行仿真實驗，此外，還有三級窗體，主要是實驗原理的查看，數(shù)據(jù)分析以及相關(guān)幫助。 系統(tǒng)設(shè)計 本 設(shè)計 以設(shè)計簡單直觀， 且操便 捷的人機 交互 界面為理念 ，開發(fā)面向?qū)W生的光學(xué)衍射仿真實驗系統(tǒng)。 (4)在 VB 工程中引入 MaxtrixVB 庫作為它與 dll 的接口代理， Matlab 編寫的函數(shù)就 可以在 VB 中直接調(diào)用。 (2)將 dll文件復(fù)制到 VB的工程目錄或者是放在 C盤 windows\system32下，并用上面生成的． bas 文件來聲明。具體操作如下： (1)用 Matlab 編寫光學(xué)衍射函數(shù)，并保存為 .M 格式的文件。 本次設(shè)計，我 利用 dll 動態(tài)鏈接庫方法實現(xiàn)了在 VB 中調(diào)用 Matlab 程序 。但是利用 ActiveX 時會在后臺 要 啟動 Matlab 進程，不能脫離 Matlab 軟件 環(huán)境， 且實時性差；通過 COMBuilder 技術(shù)雖然可以脫離Matlab 環(huán)境，但是一些 ToolBox 函數(shù)還是無法編譯，有一定的局限性 。鑒于二者各自的優(yōu)勢，通過 VB 和 Matlab 的接口技術(shù) 能 將 VB 制作的 可視化界面與 Matlab 強大 的繪圖功能結(jié)合起來，實現(xiàn)二者混合編程， 開發(fā)出模擬光學(xué)實驗的軟件。但是 Matlab 程序的執(zhí)行速度比較慢，而且在界面設(shè)計方面遠遠比 不上 VB， VC 等軟件。此外， 還要借助 Mat 軟件 作為接口，實現(xiàn) VB 和 Matlab 的混合編程 。 此次設(shè)計用到 Visual Basic 和 MATLAB 這兩個軟件。 光學(xué)衍射有很多種類型，包括 單縫衍射實驗、雙縫衍射實驗、多縫衍射實驗、菲涅耳衍射和夫瑯禾費衍射等 ，我結(jié)合物理光學(xué)和應(yīng)用光學(xué)的相 關(guān)知識，進行分析和深入研究，提取要點，然后進行編程設(shè)計。 本次設(shè)計要考慮很多方面的問題。本課題就是研究如何利用 計算機 高級 編程 語言，如 C、 C++、 VB、 VB++和 MATLAB語言 ，來設(shè)計一個關(guān)于光學(xué)衍射實驗的仿真系統(tǒng)。角色散率 D（簡稱色散率）是兩條譜線偏向角之差 ?? ， 兩者波長之差 ?? 之比： ?????D ， 對光柵方程微分可有 ??? cosd kD ???? （ 21） 由 上式 可得出光柵光譜具有如下特點：光柵常數(shù) d越小，色散率越大；高級數(shù)的光譜比低級數(shù)的光譜有較大的色散率；衍射角很小時，色散率 D 可看成常數(shù)，此時 ， ?? 與 ?? 成正比，故光柵光譜稱為勻排光譜。此式稱為光柵方程，它是研究光柵衍射的重要公式。 ?0 π 2ππ?2π?3π?? －I 6 ? Xx 學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 7 圖 25 光柵衍射實驗原理 圖 設(shè)光柵的刻痕寬度為 a，透明狹縫寬度為 b，相鄰兩縫間的距離 d=a+b，稱為光柵常數(shù)，它是光柵的重要參數(shù)之一 。 衍射光柵是利用多縫衍射原理使光發(fā)生色散的光學(xué)元件，由大量相互平行、等寬、等間距的狹縫或刻痕所組成。 (5) 中央亮紋的角寬度是次最大角寬度的兩倍 。 (4)、各級最大值的光強不相等，隨著級數(shù) k 的增大而減小。 (2)縫寬與波長差不多時，衍射較明顯。次最大的光強最大不到中央最大值的 1/20，并且隨著級數(shù)的增加而很快減小。實驗原理如下圖： 圖 23 夫瑯 禾費 單縫 衍射實驗原理圖 x y ? L2 ? x1 y1 L1 狹縫光源 單縫 衍射屏 Xx 學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 6 夫瑯禾費 單縫 衍射的光強分布公式為 220 sin ??????? u uAI p，由單縫衍射光強分布公式可得 單縫衍射因子為022 )sin( Iu uI ? 。即相當(dāng)于入射光和衍射光都是平行的情況。 見下圖 22?；莞梗颇鶢栐砟芏ㄐ缘孛枋鲅苌洮F(xiàn)象中光的傳播問題。由于 夫瑯禾費 衍射需要成像于 無窮遠處，所以要加凸透鏡，改變其相位