matlab物理光学实验.docxVIP

1.工程光学系列之一：杨氏双缝干涉 matlab 1.基本原理 杨氏干涉实验是两点光源干涉实验的典型代表。杨氏干涉实验以极简单的装置和巧妙构思实现了普通光源干涉。无论从经典光学还是从现代光学的角度来看，杨氏实验都具有十分重要的意义。 杨氏双缝实验的装置如图2-18所示，按照惠更斯-菲涅耳原理，线光源S上的点将作为次波源向前发射次波（球面波），形成交叠的波场。在较远的地方放置一观察屏，屏上可以观测到一组几乎是平行的直线条纹。  图 杨氏干涉实验原理图 2.matlab源代码 clearlam=500e-9;a=2e-3;D=1;ym=5*lam*D/a;xs=ym;n=101;ys=linspace(-ym,ym,n);for i=1:nr1=sqrt((ys(i)-a/2).^2+D^2);r2=sqrt((ys(i)+a/2).^2+D^2); phi=2*pi*(r2-r1)./lam;B(i,:)=sum(4*cos(phi/2).^2);endN=255;Br=(B/4.0)*N;subplot(1,2,1)image(xs,ys,Br);colormap(gray(N));subplot(1,2,2)plot(B,ys) 3.实验现象 2. 工程光学系列之二：等倾干涉 matlab 2.1 基本原理 等倾干涉是薄膜干涉的一种。薄膜此时是均匀的，光线以倾角i入射，上下两条反射光线经过透镜作用会汇聚一起，形成干涉。  图 等倾干涉薄膜 由于入射角相同的光经薄膜两表面反射形成的反射光在相遇点有相同的光程差，也就是说，凡入射角相同的就形成同一条纹，故这些倾斜度不同的光束经薄膜反射所形成的干涉花样是一些明暗相间的同心圆环．这种干涉称为等倾干涉。倾角i相同时，干涉情况一样（因此叫做“等倾干涉”） 2.2 matlab源代码 %等倾干涉 clear all close all clc %% k=2000; s=500; D=0.2; bochang=s*10^(-9); theta=0.15; d=k*bochang/4; rMax=D*tan(theta/2); N=501; for i=1:N x(i)=(i-1)*2*rMax/(N-1)-rMax; for j=1:N y(j)=(j-1)*2*rMax/(N-1)-rMax; r(i,j)=sqrt(x(i)^2+y(j)^2); delta(i,j)=2*d/sqrt(1+r(i,j)^2/D^2); Phi(i,j)=2*pi*delta(i,j)/bochang; B(i,j)=4*cos(Phi(i,j)/2)^2; end end NCLevels=255; Br=(B/4.0)*NCLevels; figure(1); image(x,y,Br); colormap(gray(NCLevels)); 2.3 实验现象 3. 工程光学系列之三：夫琅禾费矩孔衍射 matlab 3.1 实验原理 衍射的定义：光波在传播过程遇到障碍物时，光束偏离直线传播，强度发生重新分布的现象。 光学衍射的分类： 如图所示:  图 衍射屏和接收屏坐标的选取 当衍射屏相距光源及观察平面两者或两者之一为有限远时，即当点P与子波源点Q同时满足傍轴条件 ， 和 ， 时，得到的光场复振幅分布称为菲涅耳衍射。 当衍射屏相距光源及观察平面两者均为无限远时，即当观察屏上点P与子波源点Q同时满足远场条件 时，得到的光场复振幅分布成为夫琅和费衍射。 可见，菲涅耳衍射区域包含了夫琅和费衍射区域，凡是能计算菲涅耳衍射的公式都是用于计算夫琅和费衍射，反之不然。 3.2 matlab源代码 %矩孔衍射 clear all close all clc %% lmda=632.8e-9; xmax=0.05; ymax=xmax; def=0.0001; x=-xmax:def:xmax; y=-ymax:def:ymax; lenm=length(x); lenn=length(y); for m=1:lenm for n=1:lenn alpha=pi*x(m)/(lmda); beta=pi*y(n)/(lmda); I(m,n)=((sin(alpha))/(alpha))^2*((sin(beta))/(beta))^2; end end I=I/(max(max(I))); [X,Y]=meshgrid(x,y); figure imshow(255*I); xlabel(x); ylabel(y); 3.3实验现象 4. 工程光学系列之四：夫琅禾费圆孔衍射 4.1 实验原理 夫琅禾费圆孔衍射的实验装置如下图所示，公式推导比较繁杂就不推倒了。下面讲述几