信息光学基于matlab圆孔圆环夫琅禾费衍射论文-副本.doc
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2022-11-29
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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
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