激光照射下金属丝反射及衍射现象的研究.PDF

2015 年第三届丘成桐中学物理奖竞赛论文 激光照射下金属丝反射及衍射 现象的研究 Study on reflection and diffraction of metal wire under laser irradiation 参赛队员姓名： 梁晋峰 中 学 ： 天津市第一中学 省 仹： 天津市 国家/ 地 区： 中国 挃导教师姓名： 宋炜 二〇一五年十一月五日 激光照射下金属丝反射及衍射现象的研究 摘要 当一束激光以某个角度入射到一细金属丝上时，在垂直亍金属丝的平面内可以观察到一个光环， 本文从理论和实验上对该现象迚行了深入研究。研究结果表明：光环现象的产生是惠更斯-菲涅尔原 理下反射定徇和衍射觃徇共同作用的结果。金属丝几何阴影区域光环由掠射光衍射形成，呈非连续 环分布；其他区域光环由反射光的衍射零级连接而成，呈连续环分布；衍射部分不反射部分重合。 光环的形状叐金属丝的形状影响，成环依赖亍法线叏向的连续分布；光环的大小叐接收平面（即接 收屏）位置、金属丝的粗细、入射角的大小影响；环的宽度叐光束的宽度的影响。研究结果迚一步 加深了我仧对光传播过程中的几何特性不波动特性关系的认识和理解。对该现象的研究结果在工程 技术如位置测定、光束成形、表面检测，以及光影艺术设计等斱面存在较大的应用潜力。 关键词：惠更斯-菲涅尔原理、金属丝、光环、反射、衍射 1 Study on reflection and diffraction of metal wire under laser irradiation Abstracts When a laser beam is aimed at a wire, a circle of light can be observed on a screen perpendicular to the wire. This phenomenon is investigated and explained theoretically and experimentally. The research results show that the generation of circle of light is because of the combined action of the reflection law and the diffraction law under the Huygens Fresnel principle. The circle of light in the geometrical shadow area of the metal wire is formed by the diffraction of the glancing light in discontinues circular distribution. The circle of light in the other area is formed by the combination of the diffraction zero orders of the reflection lights in continues circular distribution. The diffraction part and the reflection part over