摘要光学是物理学中十分重要而又抽象的学科，光的衍射在光学中的地位又是举足轻重。在光学的试验中，由于实验仪器设备和实验环境等的限制及影响，实验结果往往差强人意。然而现在先进的计算机技术为我们进一步深入了解，逼真体现光学实验结果提供了可能。本文叙述了光衍射的惠更斯-菲涅耳原理以及一些简单的Matlab的常用函数，然后就光波的夫琅禾费单缝和圆孔衍射建立数学模型，利用Matlab的强大数学运算和图像处理功能，编制程序进行模拟并且得到与理论相符合的清晰逼真的仿真图形。71720

Optics is an important and abstract subject in physics. Optics diffraction is an important part of optics. In the optical experiment, the limit of the experimental equipment and environment leads to the poor results. With the developing of computer’s technology, we can make the result more reality. In this paper we introduce the Huygens-Fresnel principle and the commonly and simply used Matlab function, then establish mathematical models about single-slit and circular apertured Fraunhofer diffraction of light wave, finally compile simulation programs with the powerful numerical and image processing software Matlab. The simulation result shows clear and reality graph, which is consistent with theory.

毕业论文关键词：光学； 单缝； 圆孔； 夫琅禾费衍射； Matlab

Keyword: Optics; Single-slit; Circular aperture; Fraunhofer diffraction; Matlab 

目    录

1 绪论 4

1.1 光学的发展史 4

1.2 光衍射的应用 4

1.3 Matlab绘图函数简介 5

2 光的衍射理论 6

2.1 惠更斯原理——定性解释光的衍射现象的理论 6

2.2 惠更斯——菲涅耳原理——定量分析光的衍射现象的理论 7

3 光的衍射典型实例 8

4 单缝夫琅禾费衍射模拟 9

4.1 公式推导 9

4.2 Matlab模拟结果 10

5 圆孔夫琅禾费衍射模拟 11

5.1 公式推导 11

5.2 Matlab模拟结果 12

6 结论 13

参考文献 14

致谢 14

1 绪论

1.1 光学的发展史

要了解光学的发展史，我们首先要明白什么是光学？光学是研究光的性质和行为的科学。光的基本性质：光是一种重要的自然现象，其主要特性有波粒二象性、偏振性、电磁性、干涉与衍射。光学作为物理学中最古老的一个基础学科，一直是备受科学研究关注的学科之一，具有很大的发展余地。随着人们在不断揭露矛盾、克服矛盾，一直跌跌撞撞不放弃的在实践中对自然不断探索和深入了解。到目前为止，我们将光学的发展大致划分为，光的萌芽时期、几何光学时期、波动光学时期、量子光学时期和现代光学时期五个时期。论文网

光萌芽时期，对简单的光现象进行了记载和做了不系统的研究，且制造出简单的光学仪器。在中国光学的发展起源于火的获得和光源的利用。据史料记载，中国古代对光的认识大多集中在光的直线传播、光的反射、成像理论、大气光学等多个方面。主要代表人物之一：墨翟。在他的弟子所著的《墨经》中，对光现象有八条定性记载。第一，叙述了影的定义与生成；第二，说明光与影的关系；第三，以针孔成像来说明光的直线传播；第四，说明光的反射性；第五，论光和光源的关系而定影的大小；第六、第七、第八，分别叙述了平面镜、凹球面镜和凸球面镜中物象关系。主要代表人物其二：欧几里得。在其著作《光学》中提出触须学说：正确的反应的光的直线传播规律，然而其错误的认为人眼能够发出光线。