几种不同形状光学衍射孔的场分布及其仿真模拟

针对几种不同形状光学衍射孔,利用MATLAB的GUIDE(图形用户界面开发环境)开发了光学衍射孔衍射场分布的仿真模拟的图形用户界面(GUI),实现了矩形孔、三角形孔、园孔等不同形状光学衍射孔的菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射场的仿真模拟计算,系统可以方便地显示不同孔径大小、不同孔径形状的场分布模拟结果,实现了光学孔衍射场分布的可视化,对人们了解和应用不同形状光学孔衍射场提供了可视化的手段和方法,为利用不同形状光学衍射孔的衍射场来实现复杂衍射体的全息计算提供了计算仿真基础。

数字化演示实验助力光学慕课西行——以圆孔衍射实验为例

为了提升光学慕课西行线上同步课堂的教学效果,中山大学光学教学团队运用数字化技术手段,在课堂上通过多镜头线上实时呈现光学演示实验结果,实现了理论与实验相结合,为专业课教学提供数字化教学以及定量分析的功能.以圆孔衍射演示实验为例,从标量衍射理论出发推导圆孔夫琅禾费衍射以及菲涅耳衍射公式,同时测量圆孔衍射的光斑图样随衍射距离的变化.通过对比理论分析与实验结果,将专业课理论数字化呈现,并通过云端实现同步效果,有助于学生理解相关知识点,提升课程的教学效果.

高斯激光束在Fraunhofer圆孔衍射成像中的球差

基于标量衍射理论,利用Zernike多项式法构建像差函数,并将其应用到ZEMAX中,研究高斯型激光束在透镜与圆孔距离较大时的Fraunhofer圆孔衍射成像中的球差.实验和理论模拟结果表明,透镜及圆孔和透镜距离对产生球差的影响较大,当选择优化的非球面透镜、较高折射率的透镜材料和小视场时,可有效降低由圆孔和透镜距离较大而产生的球差,从而有效提升衍射成像质量.

基于phyphox软件的菲涅尔圆孔衍射实验的设计与实施

通过确定智能手机phyphox软件光传感器的位置,搭建菲涅尔圆孔衍射实验装置,解决传统实验成本高、不易开展的问题,利用智能手机APP对菲涅尔圆孔衍射特点及光强分布进行研究,提供了一种实验成本低、易操作、更直观研究衍射特性的新方法。

职教本科院校公共基础课程教学创新与思政融合研究——以大学物理“夫琅禾费圆孔衍射”为例

以职教本科院校公共基础大学物理课程波动光学篇章的“夫琅禾费圆孔衍射”教学实施为例,讨论了职业院校公共基础课程教学创新以及课程思政有效融合的研究和实践.在教学过程中,教师创新教学方法、优化教学内容,将大学物理课程与思政元素有机融合,赋予大学物理课程创新教学模式,激发并保持学生的学习兴趣,通过探索物理现象,揭示隐藏其中的物理规律,培养学生良好的思维习惯和科学的实践探索能力.

高斯光束微圆孔衍射的“再现”与“自再现”研究

由基尔霍夫衍射公式得到高斯光束微圆孔衍射的积分式,导出一种解析算式,分析并模拟了高斯光束微圆孔衍射的"再现"与"自再现",有利于在激光工程、微光学以及微光机电中对激光束的传输变换和调控。

菲涅耳圆孔衍射计算机模拟演示的实现

为了克服菲涅耳衍射积分计算的复杂性和因光波频率高而导致的采样点数目巨大两大难题,利用Hankel变换算法,将二维计算变换为一维计算,并利用球面波因子处理,在普通PC上实现了菲涅耳圆孔衍射的计算机模拟演示.

3种圆孔衍射的两种计算方法研究

根据菲涅耳-基尔霍夫衍射积分公式,给出点源、平面光以及高斯光束照射圆孔衍射的一种数值计算方法,借鉴相关方法推导了这3种圆孔衍射的菲涅耳衍射及其特殊情况下夫琅禾费衍射的解析计算式,并利用Matlab软件模拟了它们傍轴区的衍射场。模拟实验表明:这两种计算方法对这3种常见且重要的圆孔衍射都是有效可行的。

基于圆孔衍射识别细胞活性状态的方法研究

基于圆孔衍射原理,根据细胞的形态学特征,提出了一种鉴别活细胞、凋亡细胞、坏死细胞的简易且不降低其识别准确性的方法。用此方法可方便地得出样品中细胞的状态、大小、数量及数量比等参数。

平面波微小圆孔矢量衍射理论的比较研究

文章以平面波的微小圆孔衍射为例,对矢量衍射场的级数解、非傍轴近似解以及精确积分解进行了详尽的数值计算,并对级数解、非傍轴近似解的有效性作了定性分析和比较研究。结果表明,平面波经微小圆孔衍射的级数解、非傍轴近似解的有效性与级数解阶次、光阑孔径及传播距离有关,2种解的有效适用范围具有一定的互补性;当光阑孔径与波长相当或小于波长时,衍射场的纵向分量不能忽略,必须考虑光场的矢量非傍轴特性。

高斯光束圆孔衍射特性

把圆孔光阑窗口函数展开为有限复高斯函数和,用Collins积分公式导出了高斯光束圆孔衍射光场分布的近似解析表达式。经计算机数值计算,分析了轴上光强和不同衍射区观察面上的光强分布,研究了轴上任意点的光强随圆孔半径变化的关系。指出轴上存在"衍射焦点"。

平面孔的远场矢量衍射理论及其标量近似

在矢量衍射理论的基础上 ,给出了偏振光、自然光照射的情况下 ,平面孔远场衍射的矢量描述 ,与标量衍射理论进行了比较 ,指出了标量衍射理论的误差及适用范围 ;对于孔径与波长相当的微小孔的大角度衍射 ,标量衍射理论存在一定的误差 ,而必须采用矢量衍射理论。

微小孔近场衍射中的传播波和倏逝波

用角谱法分析了微小孔近场衍射中的传播波和倏逝波 ,并对平面波圆孔衍射进行了数值计算 ,得到了一些新的结论 .

高斯光束微圆孔衍射变换的数值仿真实验

高斯光束的微圆孔衍射变换在微光学、激光技术以及微光机电技术中发挥着基础性作用,通过数值计算模拟实验可以对它进行研究与探索。由菲涅尔-基尔霍夫衍射公式得到单色点源平面屏衍射的积分式,类推得到高斯光束圆孔衍射的积分式,并给出这一积分式的一种数值计算方法。利用Matlab软件进行了高斯光束微圆孔衍射变换的数值仿真实验研究,这有助于激光束的实际衍射实验及其测控理论与技术的研究以及光学教学的改革。

基于CCD技术的圆孔衍射实验改造研究

结合现代CCD技术,对传统的夫琅禾费圆孔衍射实验进行改造,在保留原有实验的基础上增加了球面波圆孔衍射现象的观察与分析、圆孔衍射测量波面曲率半径或光束准直度实验等新内容,更新了实验手段,提高了实验层次。

单色点源圆孔衍射的数值模拟实验

根据平面屏衍射的特点,由菲涅尔-基尔霍夫衍射公式得到单色点源圆孔衍射的积分表达式,然后提出了单色点源圆孔衍射的一种数值计算方法,用Matlab软件进行计算机数值模拟实验研究单色点源照射圆孔产生衍射的傍轴区的光场,有助于对相关衍射实验及衍射理论与技术的进一步研究。这种计算机仿真方法扩展了衍射问题的研究途径与方法,具有一定的应用价值,尤其对于教学具有直观作用。

圆孔夫琅禾费衍射图样的三维特性分析

基于菲涅耳-基尔霍夫衍射积分公式,在远场傍轴条件下,推导了圆孔夫琅禾费衍射场三维分布的积分表达式,并使用可视化科学计算软件Matlab进行了数值积分,得到了圆孔夫琅禾费衍射图样的三维光强分布数据。展示了焦平面、离焦平面和轴向切面上的二维光强分布图,分析了衍射图样的横向、轴向和离焦光强分布特性,拓展了对圆孔夫琅禾费衍射图样的理解。使用数值计算求解光电场三维分布的方法,无需复杂的特殊函数,利于在大学物理教学中推广。

单色点源矩孔菲涅耳衍射光场的计算与模拟

点源照射的衍射较平面光照射的衍射更具一般性,对光束的传输与变换、光学系统的衍射成像以及光信息处理等方面有重要作用.首先由菲涅耳——基尔霍夫衍射公式得到单色点源照射矩孔产生的衍射光场的积分表达式,然后推导了单色点源照射矩孔产生的菲涅耳衍射及其特殊情况夫琅禾费衍射的光场的计算式.利用Matlab软件计算模拟了它们傍轴区的衍射图样,模拟试验表明了推导的计算式的有效性与可靠性.这些有利于对相关的衍射理论与技术的进一步研究.

圆孔衍射成像的光子学诠释

用量子力学中关于光的粒子性观点,采用概率波对圆孔衍射成像过程进行了讨论,所得到的结论与采用光的波动性观点的惠更斯-菲涅耳原理及Fourier变换方法相同。通过分析,使我们进一步加深了对光的粒子性层面的认识。

日光夫琅禾费双矩孔衍射的计算机仿真

分析夫琅禾费双矩孔衍射及其特例的光强分布,以日光为光源,基于Matlab软件实现日光夫琅禾费双矩孔衍射及其特例的计算机仿真。结果表明,夫琅禾费双矩孔衍射的光强分布为2个矩孔衍射的相干叠加结果,仿真图像色彩细腻而逼真,可应用于与日光相关的研究和教学等领域。