MATLAB夫琅禾费衍射课程设计报告计划书.docx

精品文档 精品文档 PAGE PAGE12 精品文档 PAGE 课程设计任务书 学生： 袁娜 专业班级： 电子科学与技术 1201班 指导教师： 工作单位： 信息工程学院 题 目: 夫琅禾费矩孔﹑单缝和圆孔衍射图样 一、 设计目的 认识MATLAB软件的基本知识，基本的程序设计，软件在高等数学和工程数学中的应用，学会 使用软件进行数值计算和控制工程中的应用。 二、设计容和要求 ．绘制禾费矩孔、单缝和圆孔衍射图样，能够是二维的或三维的，也能够两种都有。改变矩孔、单缝和圆孔的参数，比较衍射条纹的变化。 提示：参照《物理光学》教材或冯国英《波动光学》,画二维图时用image和colormap函数， 显示灰度图像时用colromap(gray(255))，255级灰度即可，画出的图和教材上的衍射图样同样。三维图时就用mesh或surf函数。 学习Matlab语言的概略和Matlab语言的基本知识。 3．学习Matlab语言的程序设计。 三、初始条件 计算机；Matlab软件。 四、时间安排 1、2015年01月19日，任务安排，课设详细实施计划与课程设计报告格式的要求说明。 2、2015年01月20日，查阅有关资料，学习 Matlab语言的基本知识，学习 MATLAB语言的应 用环境、调试命令，画图功能函数等。 3、2015年01月21日至2015年01月22日，Matlab课程设计制作和设计说明书撰写。 4、2015年01月23日，上交课程设计成果及报告，同时进行辩论。 指导教师签名： 2015 年01 月19 日 系主任（或负责教师）签名： 2015 年01 月19 日 . . . 目录 纲要 I 1 设计容及要求 1 1.1 设计的目的 1 1.2 设计的要求 1 2 设计原理及设计思路 1 2.1 矩孔衍射原理 1 2.2 单缝衍射原理 2 2.3 圆孔衍射原理 2 3 程序设计 3 3.1 矩孔衍射程序 3 3.2 单缝衍射程序 4 3.3 圆孔衍射程序 4 4 图形仿真 5 4.1 矩孔衍射仿真图样 5 4.2 单缝衍射仿真图样 6 4.3 圆孔衍射仿真图样 6 5 心得体会 8 参照文件 8 . . . 纲要 本文鉴于衍射理论，利用 MATLAB软件编程来实现对夫琅禾费矩孔﹑单缝和圆孔衍 射图样的计算机仿真，不单参数很容易调节、模拟结果直观，而且与实验观察结果也非 常符合。这为数字化仿真现代光学实验和教学提供了一种极好的手段。 MATLAB是一套高性能的数值剖析和计算软件，它将矩阵计算﹑数值剖析﹑图形管理和编程技术结合在一同，宽泛应用于高校基础和专业课程的教学中。计算机仿真以其优秀的可控性﹑无破性﹑易察看性以及低成本等优点，在光学理论和实验教学中被快速推广。根据光学原理设计程序进行实验仿真，简单灵活﹑周期短，而且不受实际试验条件 的限制，节俭了实验器材，并减少了实验者的操作难度。利用MATLAB软件对光学现象进行数值仿真能快速地展示实验现象，考证理论，使学生较直接地接受科学事实，更好地理解理论知识，进而加深对光学原理﹑观点和图像的理解。 重点字：夫琅禾费衍射 矩孔单缝圆孔MATLAB仿真 . . . 设计容及要求 1.1 设计的目的 利用MATLAB软件编程来实现对夫琅禾费矩孔﹑单缝和圆孔衍射图样的计算机仿真， 对光学现象进行数值仿真，能快速地展示实验现象，考证理论，使学生较直接地接受科 学事实，更好地理解理论知识，进而加深对光学原理﹑观点和图像的理解。 1.2 设计的要求 绘制禾费矩孔、单缝和圆孔衍射图样，能够是二维的或三维的，也能够两种都有。 改变矩孔、单缝和圆孔的参数，比较衍射条纹的变化。 设计原理及设计思路 2.1 矩孔衍射原理 设波长为 的平行光正入射到宽度为 a（x0轴方向），高度为b（y0轴方向）的矩 ~ 孔上，若设矩孔上的光场散布均匀，则瞳函数为常数，即 U(x0,y0) ，夫琅禾费矩孔衍 ~ ,2 ) ik0 L0 sin sin )，式中 1和 2分别为x轴和y轴方向上的 射的衍射场为U(1 ce ( )?( 衍射角；c i(ab)A；k0 2 为真空中的波数；L0为光波从x0，y0坐标的原点出发 f 0 沿着衍射方向抵达场点 P（x,y）的光程，即参照光程，在积分过程中是不变的常量； asin1 bsin 2 ， 。由上易得出夫琅禾费矩孔衍射的光强散布为 I（ 1 20 sin 2 sin ) 2 ， ）I（ ）?（ . . . 极小值asin bsin  1 m1 ,m1 1, 2,... 2 m ,m 1, 2,... 2 2 2.2 单缝衍射原理 由惠更斯—菲涅尔原理易得出波的振动表达式为 dE A0dx t，对于单缝衍射， cos 2 b 其相位差为 ，其光振动表达式为 xsin Adx