matlab 物理光學(xué)實(shí)驗(yàn)

1、1.工程光學(xué)系列之一：楊氏雙縫干涉 matlab1.基本原理?xiàng)钍细缮鎸?shí)驗(yàn)是兩點(diǎn)光源干涉實(shí)驗(yàn)的典型代表。楊氏干涉實(shí)驗(yàn)以極簡(jiǎn)單的裝置和巧妙構(gòu)思實(shí)現(xiàn)了普通光源干涉。無(wú)論從經(jīng)典光學(xué)還是從現(xiàn)代光學(xué)的角度來(lái)看，楊氏實(shí)驗(yàn)都具有十分重要的意義。楊氏雙縫實(shí)驗(yàn)的裝置如圖2-18所示，按照惠更斯-菲涅耳原理，線(xiàn)光源S上的點(diǎn)將作為次波源向前發(fā)射次波（球面波），形成交疊的波場(chǎng)。在較遠(yuǎn)的地方放置一觀(guān)察屏，屏上可以觀(guān)測(cè)到一組幾乎是平行的直線(xiàn)條紋。圖 楊氏干涉實(shí)驗(yàn)原理圖 2.matlab源代碼clearlam=500e-9;a=2e-3;D=1;ym=5*lam*D/a;xs=ym;n=101;ys=linspace(-ym

2、,ym,n);for i=1:nr1=sqrt(ys(i)-a/2).2+D2);r2=sqrt(ys(i)+a/2).2+D2); 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.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象2. 工程光學(xué)系列之二：等傾干涉 matlab2.1 基本原理等傾干涉是薄膜干涉的一種。薄膜此時(shí)是均勻的，光線(xiàn)以?xún)A角i入射，上下兩條反射光線(xiàn)經(jīng)過(guò)透鏡作用會(huì)匯聚一起，形成干

3、涉。圖 等傾干涉薄膜由于入射角相同的光經(jīng)薄膜兩表面反射形成的反射光在相遇點(diǎn)有相同的光程差，也就是說(shuō)，凡入射角相同的就形成同一條紋，故這些傾斜度不同的光束經(jīng)薄膜反射所形成的干涉花樣是一些明暗相間的同心圓環(huán)這種干涉稱(chēng)為等傾干涉。傾角i相同時(shí)，干涉情況一樣（因此叫做“等傾干涉”）2.2 matlab源代碼%等傾干涉clear allclose allclc%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:Nx(i)=(i-1)*2*rMax/(N-1)-rMa

4、x;for j=1:Ny(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/D2);Phi(i,j)=2*pi*delta(i,j)/bochang;B(i,j)=4*cos(Phi(i,j)/2)2;endendNCLevels=255;Br=(B/4.0)*NCLevels;figure(1);image(x,y,Br);colormap(gray(NCLevels);2.3 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象3. 工程光學(xué)系列之三：夫瑯禾費(fèi)矩孔衍射 matlab3.1 實(shí)驗(yàn)原理衍射的定義：光波在傳播過(guò)

5、程遇到障礙物時(shí)，光束偏離直線(xiàn)傳播，強(qiáng)度發(fā)生重新分布的現(xiàn)象。光學(xué)衍射的分類(lèi)：如圖所示:圖 衍射屏和接收屏坐標(biāo)的選取當(dāng)衍射屏相距光源及觀(guān)察平面兩者或兩者之一為有限遠(yuǎn)時(shí)，即當(dāng)點(diǎn)P與子波源點(diǎn)Q同時(shí)滿(mǎn)足傍軸條件 ， 和 ， 時(shí)，得到的光場(chǎng)復(fù)振幅分布稱(chēng)為菲涅耳衍射。當(dāng)衍射屏相距光源及觀(guān)察平面兩者均為無(wú)限遠(yuǎn)時(shí)，即當(dāng)觀(guān)察屏上點(diǎn)P與子波源點(diǎn)Q同時(shí)滿(mǎn)足遠(yuǎn)場(chǎng)條件 時(shí)，得到的光場(chǎng)復(fù)振幅分布成為夫瑯和費(fèi)衍射?？梢?jiàn)，菲涅耳衍射區(qū)域包含了夫瑯和費(fèi)衍射區(qū)域，凡是能計(jì)算菲涅耳衍射的公式都是用于計(jì)算夫瑯和費(fèi)衍射，反之不然。3.2 matlab源代碼%矩孔衍射clear allclose allclc%lmda=632.8e-9;

6、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:lenmfor n=1:lennalpha=pi*x(m)/(lmda);beta=pi*y(n)/(lmda);I(m,n)=(sin(alpha)/(alpha)2*(sin(beta)/(beta)2;endendI=I/(max(max(I);X,Y=meshgrid(x,y);figureimshow(255*I);xlabel('x');ylabel('

7、y');3.3實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象4. 工程光學(xué)系列之四：夫瑯禾費(fèi)圓孔衍射4.1 實(shí)驗(yàn)原理夫瑯禾費(fèi)圓孔衍射的實(shí)驗(yàn)裝置如下圖所示，公式推導(dǎo)比較繁雜就不推倒了。下面講述幾點(diǎn)夫瑯禾費(fèi)衍射的特點(diǎn)：（1）理想的夫瑯禾費(fèi)衍射系統(tǒng)是一個(gè)傅里葉頻譜分析器。簡(jiǎn)單說(shuō)，一幅圖像的夫瑯禾費(fèi)衍射“像”便相當(dāng)于圖像的二維傅里葉變換。（2）衍射圖形的特點(diǎn)：相鄰暗環(huán)間隔不等，次極大光強(qiáng)比中央極大小得多。（3）互補(bǔ)屏的夫瑯禾費(fèi)衍射。所謂互補(bǔ)屏，是指這樣兩個(gè)屏，其中一個(gè)的通光部分對(duì)應(yīng)于另一個(gè)的不透明部分，反之亦然。利用互補(bǔ)屏的夫瑯禾費(fèi)衍射的特性，可以用夫瑯禾費(fèi)衍射方法方便的測(cè)量細(xì)線(xiàn)的直徑。由于夫瑯禾費(fèi)衍射要求光源和觀(guān)察屏離衍射屏無(wú)限遠(yuǎn)，所以在實(shí)驗(yàn)中通常用透鏡（透鏡不會(huì)產(chǎn)生附加光程差，不用當(dāng)心）來(lái)實(shí)現(xiàn)。4.2 實(shí)驗(yàn)代碼%夫瑯禾費(fèi)圓孔衍射clear allclose allclc%lam=632.8e-9;a=0.0005;f=1;m=300;ym=4000*lam*f;ys=linspace(-ym,ym,m);xs=ys;n=200;for i=1:mr=xs(i)2+ys.2;sinth=sqrt(