物理光学电子作业.docx
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物理光学电子作业
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物理光学电子作业-1（总15页）
物理光学电子作业-1
要求
1、单色波的叠加：
一个光波由两列单色光波叠加组成：
，
其中：
请在下列情况下，用matlab画出在t从
时间内，合成波的图形。
（1）同频率同振动方向波的叠加：
当
时，并且E1和E2
的振动矢量方向平行；请画出下面三种情况下（相位发生变化）E1、E2、E及
的（I代表光强）的波形图，并说明结果I曲线的意思（干涉效应）：
（每种情况用一张图，每个图中4条曲线分别为E1,E2,E,I）
a）
B）
C）
（2）同频率波的正交叠加：
当
时；如果E1和E2的振动方向不同，则合成波写为：
；请画出下面两种情况下（振
动方向或相位发生变化）的波形图：
a）E1在x方向振动，E2在与x方向夹角45度的方向上振动；分别画出x方向Ex
和y方向Ey的合成波。
=0，
=0（x方向有偏光干涉）
b）E1在x方向振动，E2在与y方向上振动；画出合振动矢量E随时间的变化曲
线，即合成波矢量末端的运动轨迹。
=0，
=
。
采用plot3指令画图。
（波的偏振叠加-园偏振光）
（3）不同频率波的叠加-拍：
当
振动方向相同，
=0，
=0
时；画出合振动矢量E和光强I随时间的变化曲线。
（合成波的振幅被调制，I（光强）有波包出现）；
2、圆孔衍射的光强分布为：
，是圆孔半径；
是衍射角；
是一阶一类贝塞尔函数（matlab函数库中有），请用matlab画出圆环衍射屏的一维和两维衍射光强分布（
取值范围p/1500以内）。
数学模型
平面波的叠加
波的独立传播原理：
几个波的传播,互不干扰,按照各自的规律传播。
波的迭加原理：
几个波在相遇点产生的合振动是各个波单独产生的振动的矢量和。
（1）频率、振动方向相同单色波的迭加
（2）两个频率相同、振动方向互相垂直的光波的迭加
椭圆偏振光：
两个频率相同、振动垂直单色光波迭加。
（3）不同频率（很小很小）同向传播的单色光波迭加
光学拍-（光外差）
仿真
（1）aE1、E2、E及
的波形图
（1）bE1、E2、E及
的波形图
（1）cE1、E2、E及
的波形图
（2）a同频率波的正交叠加
Ex波形
Ey波形
（2）b
E随时间t变化的曲线
（3）不同频率波的叠加-拍
2.圆孔衍射夫琅禾费衍射
一维光强分布
二维光强分布
结果分析
1
（1）a合成波振幅变为原来两倍，相位不变，其他不变
（1）b合成波相位振幅改变，其他不变
（1）c合成波相位振幅改变，其他不变
同频率同振动方向不同相位波的叠加，相位振幅可能发生改变，其他不变
（2）同频率波的正交叠加可以形成椭圆偏振光
（3）不同频率波的叠加-拍光波振幅相位不稳定，能形成波包
2
光斑中心出现一个较大的亮斑，外围是一些较弱的明暗相间的同心圆环，在以第一暗环为边界的中央亮斑约占整个入射光强的80%，我们把这个中央亮斑叫做艾里斑
附件：
matlab代码
（1）.A
t=0:
10^（-16）:
10^（-13）;
w=2*pi*10.^（14）;
E1=cos（w*t）;
E2=cos（w*t）;
E=E1+E2;
figure
（1）
plot（t,E1,t,E2,t,E,t,E.^2）
（1）B
t=0:
10^（-16）:
10^（-13）;
w=2*pi*10.^（14）;
E1=cos（w*t）;
E2=cos（w*t+pi/2）;
E=E1+E2;
figure
（1）
plot（t,E1,t,E2,t,E,t,E.^2）
（1）C
t=0:
10^（-16）:
10^（-13）;
w=2*pi*10.^（14）;
E1=cos（w*t）;
E2=cos（w*t+pi/6）;
E=E1+E2;
figure
（1）
plot（t,E1,t,E2,t,E,t,E.^2）
（2）A
t=0:
10^（-16）:
10^（-13）;
w=2*pi*10.^（14）;
E1x=cos（w*t）;
E1y=t*0;
E2x=cos（w*t）*（2^0.5）/2;
E2y=cos（w*t）*（2^0.5）/2;
Ex=E1x+E2x;
Ey=E1y+E2y;
figure
（1）
plot（t,Ex）;
figure
（2）
plot（t,Ey）;
（2）B
t=0:
10^（-16）:
10^（-13）;
w=2*pi*10.^（14）;
E1x=cos（w*t）;
E1y=t*0;
E2x=t*0;
E2y=cos（w*t+pi/2）;
Ex=E1x+E2x;
Ey=E1y+E2y;
figure
（1）
plot3（t,Ex,Ey）;
（3）
t=0:
10^（-16）:
10^（-13）;
w1=2*pi*（10.^（14）+10.^（13））;
w2=2*pi*10.^（14）;
E1=cos（w1*t）;
E2=cos（w2*t）;
E=E1+E2;
figure
（1）
plot（t,E）
figure
（2）
plot（t,E.^2）
2.
k=2*pi*1000000;
a=0.001;
x=-pi/1500:
pi/1500000:
pi/1500;
y=x.*k.*a;
I=（besselj（1,y））.^2./y.^2;
figure
（1）
plot（x,I）;
figure
（2）
ym=4000*10^-6;
ys=linspace（-ym,ym,300）;
xs=ys;
fori=1:
300
y1=a.*k.*sqrt（xs（i）^2+ys.^2）;
I=（besselj（1,y1））.^2./y1.^2;
b（:
i）=（I）'.*5000;
end
image（xs,ys,b）
colormapgray
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