夏洋洋矩形孔的夫琅禾费衍射光强分布的计算机模拟

矩形孔的夫琅禾费衍射光强分布的计算机模拟10212125夏洋洋摘要：本文通过使用计算机C++编程模拟矩形孔的夫琅禾费衍射的光强分布，并用origin作图将模拟结果用图像的形式展现出来。关键词：矩形孔夫琅禾费衍射光强分布计算机模拟引言：经典的研究夫琅禾费衍射的方法是通过物理实验和繁琐的数学计算来进行的，随着计算机技术的进步，计算机模拟方法创造出了新的思维和试验方法，给我们提供了解决物理问题的新途径，即根据物理机理，建立相应的数学模型，再采用模拟方法将其图形化，以更加直观的方式呈现出来。正文：矩形孔的夫琅禾费衍射实验衍射屏放置在XOY平面上，在屏上O点有一边长为a、b的矩形孔，一束平行于Z轴的光线垂直照射，在透镜后方的焦平面上可得衍射图样。矩形孔衍射的光强公式为220)sin()usinu(vvII其中，/sin1au；/sin2bv；a、b为矩形孔的长和宽；1、2为二维衍射角，对于直角坐标系有)/arctan(1fx，)/(arctan2fy现取a=0.05mm，b=0.05mm,=589.3nm,f=300，进行计算机模拟程序设计如下：#includeiostream.h#includemath.h#includefstream.h#definePI3.14voidmain(){fstreamoutfile(datal.txt,ios::out);floatI0=1.0,I,u,v,a=0.05,b=0.05,l=0.0005893,z,f=3000;for(intx=-90;x100;x++){for(inty=-90;y100;y++){u=a*PI*sin(atan(x/f))/l;v=b*PI*sin(atan(y/f))/l;I=I0*(sin(u)/u)*(sin(u)/u)*(sin(v)/v)*(sin(v)/v);z=I/I0;outfilexyz'\n';}}outfile.close();}模拟作出衍射光强分布图样如图1-1和图1-2所示。图1-1图1-2结果讨论：由图形可知，矩形孔的夫琅禾费衍射的次极大的光强比中央主极大亮条纹的强度小得多，并且随着次极大级数的增加，强度迅速减小，与实验结果相符合。参考文献：[1]郭立新，等.计算物理学.西安：西安电子科技大学出版社，2009.[2]姚启钧.光学教程.北京：高等教育出版社，2008.[3]百度文库.wenku.baidu.com