数值法研究光的圆孔衍射实验现象

doi:10.16854 / j.cnki.1000-0712.200492

大学物理 ›› 2021, Vol. 40 ›› Issue (8): 45-.doi: 10.16854 / j.cnki.1000-0712.200492

数值法研究光的圆孔衍射实验现象

曹冬梅，曾祥梅

1. 延安大学物电学院，陕西延安 716000; 2. 西安邮电大学电子工程学院，陕西西安 710121

收稿日期:2020-11-04 修回日期:2020-12-14 出版日期:2021-08-20 发布日期:2021-08-30
作者简介:曹冬梅( 1974—) ，女，陕西榆林佳县人，延安大学物电学院副教授，硕士，主要从事光学方面的教学与研究工作.
基金资助:
陕西省教育厅项目( 18JK0723) 资助

Study on the experimental phenomenon of light diffraction by a circular aperture with numerical method

CAO Dong-mei¹，ZENG Xiang-mei²

1. School of Physics and Electronic Information，Yan’an Univeristiy，Yan’an，Shaanxi 716000，China; 2. School of Electronic Engineering，Xi'an University of Posts and Telecommunications，Xi'an，Shaanxi 　　710121，China

Received:2020-11-04 Revised:2020-12-14 Online:2021-08-20 Published:2021-08-30

摘要/Abstract

摘要： 在平行平面波近似的情况下，数值法求解菲涅耳-基尔霍夫衍射积分公式，得到平行平面光波通过圆孔衍射后的光强分布图.

通过对纵向及横向光强分布图的数值分析，验证了轴上点光强由菲涅耳数决定，菲涅耳数大于 1 时为菲涅耳衍射区，菲涅耳数小于 1 时为夫琅禾费衍射区. 在近场，光强分布为明暗相间的环形条纹;在远场，光束演化成束腰位置在圆孔处的高斯光束，仿真结果与理论和实验结果基本一致. 本仿真结果将光衍射的抽象理论直观化、可视化.

关键词: 数值法, 圆孔衍射, 菲涅耳数, 高斯光束

Abstract: In the case of parallel plane wave approximation，the Fresnel-Kirchhoff diffraction

integral formula is solved numerically，and the light intensity distribution diagram of the

diffraction through the circular aperture is obtained. Through the numerical analysis of the

longitudinal and transverse light intensity distribution diagrams，it is

concluded that the intensity of the light on the axis is determined by the Fresnel number. When the

Fresnel number is greater than 1，it is the Fresnel diffraction zone，and when the Fresnel number is less than 1，it

is the Fraunhofer diffraction zone. In the near field，the intensity of the light distribution is a

ring-shaped stripe of bright and dark; in the far field，the beam evolves into a Gaussian beam with

a waist at the circular hole. The simulation results are

basically consistent with the theoretical and experimental results. The light diffraction theory is

visualized intuitively with the simulation results.

Key words: numerical method, circular aperture diffraction, Fresnel number, Gaussian beam

曹冬梅, 曾祥梅. 数值法研究光的圆孔衍射实验现象[J]. 大学物理, 2021, 40(8): 45-.

CAO Dong-mei¹, ZENG Xiang-mei². Study on the experimental phenomenon of light diffraction by a circular aperture with numerical method [J]. College Physics, 2021, 40(8): 45-.

[1]	秦华，张爽，李文瑞，魏功祥，刘云燕. 球面折射系统对高斯光束的变换和传输模拟[J]. 大学物理, 2017, 36(2): 11-17.
[2]	张成云刘佐濂程朗马浩周斌. 微米级圆孔孔径的光电检测[J]. 大学物理, 2017, 36(11): 38-40.
[3]	曹斌照;费宏明;杨毅彪;薛萍萍. 近零折射率超材料波导加载系统中数理方程的求解及COMSOL仿真[J]. 大学物理, 2016, 35(4): 15-15.
[4]	卢杰[] 国秀珍[] 陆国会[] 韩力[] 曲延吉[]. 用于实验教学的激光高斯光束参数测量系统[J]. 大学物理, 2015, 34(5): 48-48.
[5]	董梅峰宋新祥. 大学物理教学中自制衍射光栅及其实验研究[J]. 大学物理, 2015, 34(4): 33-33.
[6]	顾铮[一先] 卜胜利童元伟. 浅析“光的干涉”中的光源性质及作用[J]. 大学物理, 2013, 32(4): 53-53.
[7]	黄志平郑卫峰贾谊明方良栋. 夫琅禾费双缝衍射的理论和实验研究[J]. 大学物理, 2013, 32(12): 15-15.
[8]	梁昆淼. 令人困惑的定点转动[J]. 大学物理, 2010, 29(9): 55-55.
[9]	李多柯晓露景红梅平澄张萍周静. 随机分布的多圆孔的夫琅禾费衍射场分布研究[J]. 大学物理, 2009, 28(8): 35-35.
[10]	蔡履中. 关于菲涅耳衍射图样相似性的分析与讨论[J]. 大学物理, 2009, 28(6): 1-1.
[11]	类成新. 高质量全息光栅实验系统研究[J]. 大学物理, 2008, 27(8): 35-35.
[12]	杨立森陈玉和陆改玲陈宝东. 大孔径会聚光束的圆孔和圆屏衍射及其反演变换[J]. 大学物理, 2006, 25(4): 45-45.
[13]	储修祥[;] 倪涌舟[;] 陈瑞品[;]. 平面波经小圆环衍射轴上光强特性分析[J]. 大学物理, 2006, 25(12): 39-39.
[14]	王友文 [] 谭吉春 []. 方形光阑限制高斯光束的传输变换[J]. 大学物理, 2004, 23(7): 32-32.
[15]	游开明陈列尊张登玉王友文文双春. 菲涅耳圆孔衍射计算机模拟演示的实现[J]. 大学物理, 2004, 23(5): 43-43.

数值法研究光的圆孔衍射实验现象

Study on the experimental phenomenon of light diffraction by a circular aperture with numerical method

PDF (PC)

赞

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

Metrics

本文评价

推荐阅读 0