文档介绍：届别2012届 学号200814060106毕业设计光栅衍射实验的MATLAB仿真姓名吴帅系别、专业物理与电子信息工程系应用物理专业导师姓名、职称姚敏教授完成时间2012年5月16日目录摘要 IABSTRACT II1引言 12理论依据 73光栅衍射现象的分析 134总结 14参考文献 16致谢 17附录 18摘要平面光栅衍射实验是大学物理中非常重要的实验,实验装置虽然简单,但实验现象却是受很多因素的影响,例如波长λ,缝数N,以及光栅常数d。本文利用惠更斯一菲涅耳原理,获得了衍射光栅光强的解析表达式,再运用Matlab软件,将模拟的界面设计成实验参数可调gui界面,能够连续地改变波长λ,缝数N,光栅常数d,从而从这3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,并讨论了光栅衍射的缺级现象,,能够加深对光栅衍射特征及规律的理解,这些都很有意义。关键词:平面光栅衍射;惠更斯-菲涅尔原理;gui;光强分布;MatlabABSTRACTPlanegratingdiffractionexperimentisveryimportantintheCollegephysicsexperiment,thoughtheexperimentalequipmentissimple,theresultwillbeinfluencedbymanyfactors,suchaswavelengthλandslotnumberN,-Fresnelprinciple,,slotnumberN,gratingnumberd,soastogetthedifferentexperimentalphenomenon,,,:diffractionofplanegratings;Huygens-Fresnelprinciple,GUI,andlightintensitydistribution;Matlab1引言荷兰物理学家惠更斯(Huygens)是光的波动说创始人,1690年他提出了关于波如何传播的惠更斯原理,即认为波前上每一点都可看为是新的球面子波源,子波的包络面就是新的波前。根据这一原理可导出反射和折射定律,也能得出光波经过小孔后偏离几何光学规律向各方向传播,但不能区别光的直线传播和衍射现象产生的条件,更不能定量计算沿不同方向传播的光波的振幅,因而无法确定衍射图样中的光强分布,只是一种几何作图法。1818年,菲涅尔(Fresnel)吸收了惠更斯原理中的“子波”概念,在杨氏干涉实验的启发下对惠更斯原理进行了补充,认为子波之间还存在相干叠加。这样用干涉原理补充的惠更斯原理称为惠更斯-菲涅尔原理。1882年,基尔霍夫(Kirchhoff)进一步研究了惠更斯-菲涅尔原理,用标量近似法得到了菲涅尔-基尔霍夫积分公式[1],为原理奠定了比较完善的数学基础,因而能依此计算得出光栅衍射图样中光强分布规律的数学表达式。另外光栅衍射光强的计算还可采用另外一种方法—振幅矢量法[2]。本文将采用的此种方法计算出光强表达式,进一步编写出matlab仿真光栅衍射的主程序。,具有两个方面的意义:一方面,利用仿真结果指导实际实验,前期投资少,且可以减少贵重仪器的损伤等;另一方面,在教学上,