




版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請進(jìn)行舉報或認(rèn)領(lǐng)
文檔簡介
1、干涉和衍射實(shí)驗(yàn)的虛擬仿真實(shí)現(xiàn)陳躍物理與電子信息學(xué)院2006級 物理學(xué) 指導(dǎo)教師:劉自祥摘要:為研究楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)和單縫衍射實(shí)驗(yàn),并對各種條件下的楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)和單縫衍射實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象進(jìn)行直觀觀測與分析,根據(jù)楊氏雙縫干涉理論借助Matlab 語言編程進(jìn)行了計(jì)算機(jī)虛擬仿真。結(jié)果表明所得圖樣細(xì)致逼真,并可直觀地分析出各參量的改變對于干涉結(jié)果所得仿真結(jié)果和理論推導(dǎo)完全一致,因此,該仿真為理論分析和實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供了新的有效的輔助手段。關(guān)鍵詞: 楊氏雙縫干涉; 仿真; Matlab 程序Realization in Simulating of Youngs Double Slit Interference
2、ExperimentsChenyueSchool of Physics & Electronic Information,Grade:2006,Instructor:Mr LiuAbstract: The simulation makes the whole physical process objective ,and which offers a new effective supplementary means for optical theory analysis and experiment teaching.Keywords : youngs double slit int
3、erference ; simulation ; Matlab program目錄摘要:- 1 -Abstract - 1 -第一章引言- 2 -第二章 楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)- 2 -2.1 楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)原理- 2 -2.2 仿真程序的編寫- 4 -2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果- 4 -第三章 單縫衍射- 5 -3.1單縫衍射的原理- 6 -3.2 仿真程序的編寫- 6 -3.3結(jié)果- 7 -第四章 結(jié)論- 8 -第一章引言眾所周知,光學(xué)實(shí)驗(yàn)對儀器的穩(wěn)定性要求很高,實(shí)驗(yàn)平臺要求防震,對于復(fù)雜光路的搭建和實(shí)驗(yàn)儀器的調(diào)試非常耗費(fèi)時間,而且環(huán)境的溫度、濕度都對實(shí)驗(yàn)效果有一定影響. 由美國Mathworks公司推
4、出的MATLAB是數(shù)值分析中較強(qiáng)的應(yīng)用軟件,具有強(qiáng)大的數(shù)值計(jì)算、數(shù)據(jù)可視化與編程、仿真和圖形處理等功能. 計(jì)算機(jī)模擬為實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證提供一條簡捷、直觀的途徑,克服了普通實(shí)驗(yàn)的不利因素,從而加深了對光學(xué)原理、概念和圖像的理解. 光學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中引入計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)正日益受到重視,與Basic、C和Fortran相比,用MATLAB軟件做光學(xué)實(shí)驗(yàn)的模擬,只需要用數(shù)學(xué)方式表達(dá)和描述,省去了大量繁瑣的編程過程.第二章 楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)2.1 楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)原理 圖2-1楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置如圖2-1所示: S 發(fā)出的光波射到光屏上的兩個小孔S1和S2,S1 和S2 相距很近,且到S等距;從S1 和S2 分別
5、發(fā)散出的光波是由同一光波分出來的,所以是相干光波,它們在距離光屏為D 的屏幕上疊加,形成一定的干涉圖樣。圖1楊氏雙縫干涉裝置假設(shè)S是單色點(diǎn)光源,考察屏幕上某一點(diǎn)P ,從S1 和S2 發(fā)出波在該強(qiáng)度為:,(1)式中, I1 和I2 分別是兩光波在屏幕上的光強(qiáng)度, 若實(shí)驗(yàn)裝置中S1 和S2兩小孔大小相等, 則有I1 = I2 =I0 ;是相位差:,(2)由,(3),(4)可得,因此由光程差:,(5)在實(shí)際情況中,d<<D可以用2D代替,在這一近似下,上式變成:,(6)則可以得到條紋的強(qiáng)度變化規(guī)律- 強(qiáng)度分布公式:, (7)條紋間距:,(8)2.2 仿真程序的編寫lam=500e-9;d
6、=0.002;D=1;ymax=0.002;xs=ymax;ny=101;ys=linspace(-ymax,ymax,ny);for i=1:nyL1=sqrt(ys(i)-d/2).2+D/2);L2=sqrt(ys(i)+d/2).2+D/2);phi=2*pi*(L1-L2)/lam;b(i,:)=4*cos(phi/2).2;endclf;figure(gcf);nclevels=255;br=(b/4.0)*nclevels;subplot(1,2,1)image(xs,ys,br);colormap(gray(nclevels);subplot(1,2,2)plot(b(:),y
7、s)2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果d=0.002m D=1m D=1md=0.001m d=0.0015m d=0.0017m d=0.002m小結(jié):通過圖形可以清楚的看出,在D和d不變的情況下,波長越大干涉條紋間距越寬;在D和波長不變的情況下,增大雙縫間的間距干涉條紋變密,也從另一層證明了雙縫間的間距不宜過大,否則會使實(shí)驗(yàn)不宜觀察。第三章 單縫衍射3.1單縫衍射的原理圖3-1如圖3-1所示,取坐標(biāo)系oxyz的原點(diǎn)在狹縫中心, z軸沿系統(tǒng)光軸, y軸沿狹縫的長方向, x軸沿狹縫的寬方向。將狹縫分為np個平行于縫長方向的等寬窄條帶ds,它到P點(diǎn)光程為r,屏幕上任意一點(diǎn)復(fù)振幅為np個光源照射結(jié)果的合成,每個光源
8、的貢獻(xiàn)可表示為:, (10)其中光程, (11)因此光強(qiáng)可表示為:, (12)3.2 仿真程序的編寫lam=500e-9;a=2e-3;f=1;xm=0.002;nx=101;xs=linspace(-xm,xm,nx) ;np=101;xp=linspace(0,a,np) ;for i=1:nxsinphi=xs(i)/f;alpha = 2 *pi* xp*sinphi/lam;sumcos=sum(cos(alpha);sumsin=sum(sin(alpha) ;B(i,:)=(sumcos2+sumsin2)/np2;endN=255;Br=(B/max(B)*N;subplot(
9、1,2,1)image(xm,xs,Br);colormap(gray(N);subplot(1,2,2)plot(B, xs);3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果3.3.1 a=0.001m,f=1m小結(jié):從上面幾個圖可以清楚的看出,在單縫寬度一定和像距一定的情況下,波長越大衍射條紋越寬。3.3.2 D=1ma=0.005 a=0.001a=0.0015m a=0.002m小結(jié):從上面幾個圖可以清楚的看出,在波長和像距一定的情況下,縫寬越大,衍射條紋間距越窄,第四章 結(jié)論從上訴結(jié)論可以看出,根據(jù)干涉和衍射理論,借助MATLAB 編程進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真實(shí)現(xiàn),不受實(shí)驗(yàn)儀器和實(shí)驗(yàn)場所的限制,可以得到不同實(shí)驗(yàn)條件下的干涉
10、圖樣和強(qiáng)度分布曲線,同時能夠定性和定量地分析各種參數(shù)對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響,結(jié)果比較簡單直觀,為理論分析和實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供了新的有效的輔助手段。參考文獻(xiàn)1王晶琳,焦瑋.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與應(yīng)用J,實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2003 ,20(1) .2鄺華,王修信,梁冬冬,用Authorware制作大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)的初探J.廣西物理,2001 ,22(2) .3王修信,楊福強(qiáng),梁冬冬.透鏡成像交互式演示實(shí)驗(yàn)課件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)J.廣西物理,2001,22(4) .4 程守洙,江之永.普通物理學(xué)(第五版)M1.北京,高等教育出版社,1998.5 楊述武1 普通物理實(shí)驗(yàn)光學(xué)部分M1.北京,高等教育出版社,1995.致謝本研究及學(xué)位論文是在我的導(dǎo)師劉老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。他嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度,嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神,精益求精的工作作風(fēng),深深地感染
溫馨提示
- 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
- 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
- 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
- 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
- 5. 人人文庫網(wǎng)僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
- 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
- 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
最新文檔
- 農(nóng)業(yè)物流基建評估-洞察及研究
- 【正版授權(quán)】 ISO/IEC TS 20540:2025 EN Information security,cybersecurity and privacy protection - Testing cryptographic modules in their field
- 智能教育機(jī)器人在企業(yè)培訓(xùn)中的應(yīng)用研究
- 組織修復(fù)新方法-洞察及研究
- 教育政策如何影響未來商業(yè)生態(tài)
- 數(shù)字化教育時代的技術(shù)與資源融合
- 煤電污染治理系統(tǒng)-洞察及研究
- 數(shù)據(jù)驅(qū)動的教育投資決策與回報評估
- 探討體育課程改革的實(shí)施與學(xué)生體質(zhì)健康的關(guān)系研究
- 我國安全生產(chǎn)月是每年的幾月份
- 安保工作月度總結(jié)
- 開業(yè)美容項(xiàng)目活動方案
- 2025年技術(shù)玻璃制品行業(yè)市場調(diào)研報告
- 2025至2030高純氯化鉀行業(yè)產(chǎn)業(yè)運(yùn)行態(tài)勢及投資規(guī)劃深度研究報告
- 2025年中國自由鍛件行業(yè)發(fā)展運(yùn)行現(xiàn)狀及投資潛力預(yù)測報告
- 醫(yī)學(xué)美容技術(shù)專業(yè)教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)(高等職業(yè)教育??疲?025修訂
- QGDW11970.7-2023輸變電工程水土保持技術(shù)規(guī)程第7部分水土保持設(shè)施質(zhì)量檢驗(yàn)及評定
- 變電站創(chuàng)優(yōu)工程匯報
- DB62T 4134-2020 高速公路服務(wù)區(qū)設(shè)計(jì)規(guī)范
- T/CACE 0129-2024竹編安全帽
- 2025全國農(nóng)業(yè)(水產(chǎn))行業(yè)職業(yè)技能大賽(水生物病害防治員)選拔賽試題庫(含答案)
評論
0/150
提交評論