第四章光的衍射实验仿真
如果转动实验中的狭缝,则衍射图样也随之转动,而其延伸的方向总是保持与缝
的延伸方向正交(见图4.14(a))。如果把缝的长度缩小,使之成为矩形孔,从相互正
交的两个方向上来限制光束,则衍射图样也沿相互正交的两个方向延伸(见图
4.14(b))。如果采用三角孔,衍射图样将沿六个方向扩展(见图4.14(c))。若孔径边数
继续增多,采用五边形。衍射图样将沿十个方向扩展(见图4.140))。可以想到,随
着多边形边数的增加,衍射图样向外扩展的方向也增加。圆形相当于多边形边数趋于
无穷,因而圆孔的夫琅禾费衍射图样过渡为一系列同心圆环(见图4.14(e))。
将上述各实验归纳起来,可以看出夫琅禾费衍射现象具有如下鲜明的特点:第一,
光束在衍射屏上什么方位受到限制,则接收屏幕上的衍射图样就沿该方向扩展;第二,
通光孔线度越小,对光束的限制越厉害,则衍射图样越加扩展,即衍射效应越强。
fa)圆环 (b)双圆孔 (c)双矩孔
图4 15其他孔径夫琅禾费衍射仿真图样
图4.15表示圆环、双圆孔、双矩孔的夫琅禾费衍射图样,与理论推导的衍射图样
强度分布相吻合。
4.4.2不规则形状子L的夫琅禾费衍射
单缝、矩孔、圆孔等规则孔径的夫琅禾费衔射图样强度分布可由衍射理论直接得
出,根据公式可以对其有一定的理性认识。但对于复杂的图形,并不能简单地用数学
公式描述其透射函数。那么如何了解它们的夫琅禾费衍射图样强度分布呢?对其进行
计算机仿真就非常必要。图4.16表示五角星、旋转五边形的夫琅禾费衍射图样。
fa)五角星 (b)旋转五边彤
图4.16复杂孔径夫琅禾费衍射仿真图样
夫琅汞费衍射是实现傅里叶变换运算的物理手段之一.这一重要事实是对光学图
像作频谱分析的基础。利用Matlab可以实现任何平面物体的夫琅禾费衍射,获得其频
谱。这对于应用仿真的手段在频谱域处理光学图像带来了方便。
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