基于数值计算上好干涉和衍射的一堂辨析总结课

干涉和衍射是波动光学课程的核心内容,概念难、计算复杂。本文基于基尔霍夫衍射公式,利用次波相干叠加算法和MATLAB软件通过数值计算得到光照射到单缝、双缝等障碍物后的图案,给学生演示所获得的数值计算结果和典型光学教材中的解析结果吻合良好,让学生直观认识到单缝衍射和双缝干涉图案均可利用基尔霍夫衍射公式计算得到,进一步明确了所谓光的干涉和衍射实际上都是次波相干叠加的结果,在物理上并没有本质的差异。本文提出了抓住主要矛盾舍去次要矛盾的教学思路分别讲解干涉和衍射,继而前后呼应,并用统一算法获得典型孔径的衍射图案来讲解双缝衍射和光栅衍射。该教学手段有助于提高学生对干涉、衍射以及对复振幅线性叠加等物理现象的辨析和理解。