居家DIY光栅衍射系列实验

新型冠状病毒防控给大学物理实验教学带来了新的挑战和机遇。教师线上教学,学生居家自主实验正成为这一特殊时期的实验教学的新特色。本文主要介绍“居家DIY光栅衍射系列实验”。以激光笔为光源,利用常见的钢尺、丝网、光盘和液晶屏作为材料,实现了一维/二维和透射/反射四种条件的光栅衍射。本系列实验通过生活中常见的简单器材,可以观察到丰富的光栅衍射现象并进行精度较高的测量,使学生在感受创造条件进行实验乐趣的同时加深对衍射的理解。因此光栅衍射系列实验非常适合作为居家和线下实验内容。

基于光栅衍射的透明液体密度测量研究

该文以盐水溶液为例,利用光栅衍射通过测量不同密度引起吸光度的变化,拟合出吸光度与密度的函数关系,从而实现对透明液体密度的测量。该方法有效地解决常规测量方法操作繁琐、理论复杂及仪器腐蚀等对测量密度造成不便的问题。同时,实验表明,测量精度可以达到99%,证实利用吸光度测量透明液体密度方法的可靠性及有效性。

光栅衍射与相控阵雷达结合的教学案例探索

光栅衍射是光学教学中重要的章节,是对多缝干涉和单缝衍射的综合运用。但是教学过程中会出现教学过程枯燥、教学内容晦涩难懂等问题,这极大地影响了教学效果。本文基于光栅衍射的基本公式,以实际工程应用相控阵雷达为案例,融入课程思政,同时结合Matlab仿真,具体形象地展示了光栅常数、缝宽、衍射角对衍射光谱的影响,以及相控阵雷达的基本原理与以上各因素的联系,在学习知识的同时让学生掌握了相控阵雷达的基本原理。本次教学探索对于光栅衍射教学知识点的教学、思政、实际问题的解决都具有重要的意义。

基于Python的光栅衍射仿真模拟

为了开辟高效的创新实验路径、缓解高校实验资源短缺和日益紧张的空间资源,本文基于Python语言设计了一款光栅衍射实验的仿真程序,介绍了用户图形界面的设计过程,定性讨论了波长、狭缝总数、透光宽度、遮光宽度和缺级现象的实验结果,并提出了新型的可见光颜色渐变仿真算法。在探究狭缝总数对光强分布影响的基础上,本文进一步提出了创新性实验—“遮挡不同位置的狭缝对透射光强的影响”,并详细介绍了其物理原理与算法设计,模拟出实验后的光强分布对比图。

基于光栅衍射的实验分析

对当前高校本科生中开设的关于光栅衍射实验对学生的培养点、教学点进行了分析,介绍了新开设的光栅衍射实验,对照光栅衍射特性下的各种效应进行了比较分析。

基于MATLAB的光栅衍射实验仿真与研究

利用惠更斯—菲涅耳原理,获得了衍射光栅光强的解析表达式,运用Matlab软件,从λ,N,b,d,f,θ0等6个层面对衍射光栅的光强分布和谱线特征进行了数值模拟,模拟结果与实验观测的结果非常吻合.这种方法作为辅助教学手段,有助于学生更加深刻地理解光栅衍射的特征和规律,提高教学质量.

基于DSP的光栅衍射型激光告警系统设计与实现

激光告警系统是一种可对来袭激光性能参数进行实时探测的光电对抗设备。基于光栅衍射效应以及DSP信号采集及处理系统，设计并实现了激光告警系统，可对激光的波长、方位进行探测、告警。对激光告警系统的硬件和软件的设计与实现进行了研究，建立了入射激光波长以及方位的数学模型，推导了激光波长以及方位角与激光衍射点的数学表达式，并对激光告警系统进行了实验研究。实验结果表明：该系统能有效探测来袭激光波长及其方位，可测波长范围为500～1100nm，方位角为±13°，波长最大偏差10nm，方位角最大误差1°。

光栅衍射法实时测量脉冲激光波长和方向

为了在恶劣环境下实时测量宽波段脉冲激光波长和方向,提出了使用光栅衍射测量脉冲激光波长和方向的方法。该方法利用激光的相干特性,不同波长的激光干涉后零级光谱和一级光谱之间的距离不同,入射方向不同其零级光谱位置不同,从而由探测器上读出的光谱位置可以求出激光波长和入射方向。根据测量原理设计了实验光路,主要由光栅、柱面镜以及探测器CCD构成。实验结果表明,该方法测量激光波长的最大偏差为6.2nm,入射方向最大误差为0.6°,可以实现激光波长分辨力10nm,入射方向分辨力1°的实时测量。

基于双光栅衍射成像效应的光栅实验探讨

结合科研新成果，对现有的光栅衍射实验的改革与创新进行了探索，提出了基于双光栅衍射成像的新实验方案，对实验的具体内容、所需的仪器及实验难度进行了分析和讨论，使其成为一个既能说明基本的衍射现象，又能使学生全面认识光栅衍射特性的新型衍射光学实验。

VCD和DVD用全息光栅衍射效率的分析

在 VCD和 DVD中由于使用了全息光学元件 ,全息光学读出头的元件数量比传统光头的元件数量少 .分析了光盘信号探测、聚焦、循迹原理 .推出了光栅衍射效率的一般计算公式 ,并给出了光栅沟槽形状为“方波”时光栅衍射效率的计算公式 ,由此计算出了 VCD和

光栅衍射型超广角激光告警系统的灵敏度分析

研制了光栅衍射型超广角激光告警样机，推导了系统探测灵敏度的估算公式，用1064nm脉冲激光在半视场角0°～78°范围内测试了样机的最小可探测能量密度。结果表明，半视场角0°-42°范围内，入射激光能量密度保持1．8nJ／cm2基本不变的情况下，告警系统I级成像光斑的灰度值约由20逐渐减小为7；48—78°范围内，告警系统的最小可探测能量密度约由2nJ／cm2逐渐增大为7nJ／cm2；分析表明，随激光入射角度增大，告警系统像差增大导致成像光斑面积变大是引起告警系统最小可探测能量密度变大的主要原因。

光栅衍射问题数值计算的最小二乘方法

针对光栅衍射问题提出一种最小二乘算法.在计算区域简单剖分的基础上,选取平面波函数近似解的局部性态,并利用Rayleigh展开的有限项截断近似解在无穷远处的性态.结果表明,该方法适用于一般形状的衍射光栅和大波数情形,应用过程简单,所需剖分单元少,收敛速度快.数值实验验证了算法的有效性.

光栅衍射条纹次极大强度研究

算出三缝到八缝光栅的各次极大衍射条纹次极大强度。发现单缝衍射因子对各次极大均有调制作用 ,但其单缝衍射强度的调制系数却不相同。

光栅衍射空间滤波产生正弦光强靶标的方法

在光学测试、光学信息处理及相关交叉学科的各个领域,都需要用到正弦光强靶标,但是制作正弦光栅比较困难.根据阿贝成像理论的光学傅里叶分析原理,设计了"V"形空间滤波器,并利用激光和光学空间滤波器产生了正弦光强靶标,对正弦光强靶标进行了采集和分析,达到了预期的效果,获得了较为理想的正弦光强靶标.

光栅衍射缝间干涉因子次极大强度对称性的菲涅耳半波带法证明

本文用菲涅耳半波带法推导出了一个非常有用的次极大位置公式,将该位置公式和振幅矢量法求出的次极大位置结合起来,方便地求出了缝间干涉因子的次极大的强度,证明了缝间干涉因子的次极大强度具有对称性。避免了对振幅矢量法求次极大位置这个方程的直接求解,因为用该方法求出的次极大强度与理论值完全符合,说明菲涅耳半波带法不但可以用来分析单缝衍射,同时还完全能够用来分析光栅衍射。

双光栅衍射成像仪研制与使用

双光栅衍射成像实验是基于原创性科研成果创立的新颖的光学实验,双光栅衍射成像仪是为双光栅衍射成像实验专门设计开发的仪器。介绍了设计该仪器的目的、设计方案的选择和开发该仪器的方式、仪器的功能及使用注意事项。该仪器及其原理技术已通过了科技成果鉴定。

测量薄膜折射率的光栅衍射干涉方法

根据光的干涉理论,讨论了条纹周期数对测量薄膜折射率不确定性的影响,推导出干涉条纹错位量与薄膜折射率和厚度的关系式.由此提出采用光栅衍射干涉测量薄膜折射率的方法和实验方案.实验表明:该方法的干涉条纹测量精度达λ/10～λ/20,薄膜折射率测量精度可达0.01以上.

基于光栅衍射的液体折射率测量实验

该文提出一种基于光栅衍射原理测量液体折射率的方法,激光经过分光系统分成2个平行的光路,垂直入射光栅,经过光栅衍射后,使两光路的一级衍射光线分别经过待测液体和空气,在接收光屏上显示。通过螺旋测微计平移台测量出两光路一级衍射点的水平偏移量,由已知的激光波长、光栅常数和水槽的内宽度计算出待测液体的折射率。

光栅衍射的初步分析

通过三角函数的计算,得到衍射光栅强度分布;并讨论了主极大、极小、次极大和缺级等现象.

光栅衍射现象的计算机仿真分析

提出了一种使用 MATLAB软件编写光栅衍射实验的计算机仿真程序的新方法。该仿真实验可以展示光栅光谱的全貌 ,便于分析衍射光栅的特点 ,为光学的理论分析与实验教学提供了方便 。