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大学物理创新性试验实验项目：单缝﹑双缝﹑多缝衍射现象仿真实验专业班级：材料成型及控制工程0903班姓名：曹惠敏学号：090201097目录1光的衍射2衍射分类3实验现象4仿真模拟5实验总结光的衍射光在传播路径中，遇到不透明或透明的障碍物，绕过障碍物，产生偏离直线传播的现象称为光的衍射。
光的衍射现象是光的波动性的重要表现之一.波动在传播过程中,只要其波面受到某种限制,如振幅或相位的突变等,就必然伴随着衍射的发生. 然而,只有当这种限制的空间几何线度与波长大小可以比拟时,其衍射现象才能显著地表现出来.所有光学系统,特别是成像光学系统,一般都将光波限制在一个特定的空间域内,这使得光波的传播过程实际上就是一种衍射过程.因此,研究各种形状的衍射屏在不同实验条件下的衍射特性,对于深刻理解衍射的实质,研究光波在不同光学系统中的传播规律分析复杂图像的空间频谱分布以及改进光学滤波器设计等具有非常重要的意义.随着计算机技术的飞速发展, 计算机仿真已深入各种领域。
光的干涉与衍射既是光学的主要内容 , 也是人们研究与仿真的热点。
由于光波波长较短,与此相应的复杂形状衍射屏的制作较困难,并且实验过程中对光学系统及环境条件的要求较高.因而在实际的实验操作和观察上存在诸多不便. 计算机仿真以其良好的可控性、无破坏、易观察及低成本等优点,为数字化模拟现代光学实验提供了一种极好的手段. 本次实验利用MATLAB软件实现对任意形状衍射屏的夫琅禾费衍射实验的计算机仿真。
衍射分类⒈菲涅尔衍射菲涅尔衍射：入射光与衍射光不都是平行光的衍射。
惠更斯提出，媒质上波阵面上的各点，都可以看成是发射子波的波源，其后任意时刻这些子波的包迹，就是该时刻新的波阵面。
菲涅尔充实了惠更斯原理，他提出波前上每个面元都可视为子波的波源，在空间某点P的振动是所有这些子波在该点产生的相干振动的叠加，称为惠更斯－菲涅尔原理。
惠更斯－菲涅尔原理能定性地描述衍射现象中光的传播问题，成为我们解释光的各类衍射现象的理论依据。
光的衍射与多缝干涉光的衍射和多缝干涉是光学中两个重要的现象，它们揭示了光的波动性质和光的干涉性质。
本文将详细介绍光的衍射和多缝干涉的原理和应用。
一、光的衍射光的衍射是指光通过一个窄缝或物体的边缘后，沿各个方向传播，并出现明暗条纹和弯曲的现象。
光的衍射现象反映了光波的波动性。
1. 衍射的理论基础光的衍射可以从赫尔曼-德布罗意原理中得到解释，即所有物质都具有粒子和波动的本性。
光的衍射可通过菲涅尔和基尔霍夫衍射公式进行计算，其中考虑了入射光波的波长、缝隙大小和观察距离等参数。
2. 单缝衍射单缝衍射是最简单的衍射情况，光通过一个窄缝后发生弯曲和变宽的现象。
根据菲涅尔和基尔霍夫衍射公式的计算结果，我们可以得到单缝衍射的衍射角和衍射图样的形态。
3. 双缝衍射双缝衍射是光的衍射现象中最典型的情况，光通过两个平行缝后形成一系列以亮度变化为周期的明暗条纹，这些条纹称为干涉条纹。
实验中观察到的双缝干涉图样与计算结果相符合，验证了光的波动性质。
二、多缝干涉多缝干涉是指光通过多个缝隙后产生的干涉现象。
多缝干涉也可以视为单缝干涉的延伸，它用来研究光的干涉性质和波长的测量。
1. 多缝干涉原理多缝干涉的干涉图样是由各个缝隙的衍射效应叠加形成的。
我们可以通过分析入射光波和缝隙之间的相位差，计算出各个缝隙上的光强度分布，并得到多缝干涉的干涉图样。
2. 常见的多缝干涉装置最常见的多缝干涉装置是杨氏双缝干涉仪，它由两个平行缝隙组成，并采用单色光源进行实验。
瓦克曼多缝干涉仪是另一种经典的多缝干涉装置，它由多个平行缝隙组成，可以用于测量波长和光的折射率等参数。
3. 多缝干涉在实际中的应用多缝干涉广泛应用于光学仪器和科学研究中，例如激光干涉仪、光栅和夫琅禾费衍射等。
多缝干涉还用于制作光的波长标准和频率测量等精密测量领域。
结论在本文中，我们详细讨论了光的衍射和多缝干涉的原理和应用。
光的衍射和多缝干涉揭示了光的波动性质和干涉性质，对于研究光的本质和制造精密光学仪器具有重要意义。
