MATLAB夫琅禾费衍射课程设计讲课教案.docx
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MATLAB夫琅禾费衍射课程设计讲课教案夫琅禾费衍射课程设计讲课教案MATLAB夫琅禾费衍射课程设计课程设计任务书学生姓名：
袁娜专业班级：
电子科学与技术1201班指导教师：
工作单位：
信息工程学院题目:
夫琅禾费矩孔单缝和圆孔衍射图样一、设计目的了解MATLAB软件的基本知识，基本的程序设计，软件在高等数学和工程数学中的应用，学会使用软件进行数值计算和控制工程中的应用。
二、设计内容和要求1绘制禾费矩孔、单缝和圆孔衍射图样，可以是二维的或三维的，也可以两种都有。
改变矩孔、单缝和圆孔的参数，比较衍射条纹的变化。
提示：
参考物理光学教材或冯国英波动光学,画二维图时用image和colormap函数，显示灰度图像时用colromap（gray（255），255级灰度即可，画出的图和教材上的衍射图样一样。
三维图时就用mesh或surf函数。
2.学习Matlab语言的概况和Matlab语言的基本知识。
3学习Matlab语言的程序设计。
三、初始条件计算机；Matlab软件。
四、时间安排1、2015年01月19日，任务安排，课设具体实施计划与课程设计报告格式的要求说明。
2、2015年01月20日，查阅相关资料，学习Matlab语言的基本知识，学习MATLAB语言的应用环境、调试命令，绘图功能函数等。
3、2015年01月21日至2015年01月22日，Matlab课程设计制作和设计说明书撰写。
4、2015年01月23日，上交课程设计成果及报告，同时进行答辩。
指导教师签名：
2015年01月19日系主任（或负责教师）签名：
2015年01月19日摘要本文基于衍射理论，利用MATLAB软件编程来实现对夫琅禾费矩孔单缝和圆孔衍射图样的计算机仿真，不仅参数很容易调节、模拟结果直观，而且与实验观测结果也非常吻合。
这为数字化仿真现代光学实验和教学提供了一种极好的手段。
MATLAB是一套高性能的数值分析和计算软件，它将矩阵计算数值分析图形管理和编程技术结合在一起，广泛应用于高校基础和专业课程的教学中。
计算机仿真以其良好的可控性无破性易观察性以及低成本等优点，在光学理论和实验教学中被迅速推广。
根据光学原理设计程序进行实验仿真，简单灵活周期短，而且不受实际试验条件的限制，节约了实验器材，并减少了实验者的操作难度。
利用MATLAB软件对光学现象进行数值仿真能迅速地展示实验现象，验证理论，使学生较直接地接受科学事实，更好地理解理论知识，从而加深对光学原理概念和图像的理解。
关键字：
夫琅禾费衍射矩孔单缝圆孔MATLAB仿真1设计内容及要求1.1设计的目的利用MATLAB软件编程来实现对夫琅禾费矩孔单缝和圆孔衍射图样的计算机仿真，对光学现象进行数值仿真，能迅速地展示实验现象，验证理论，使学生较直接地接受科学事实，更好地理解理论知识，从而加深对光学原理概念和图像的理解。
1.2设计的要求绘制禾费矩孔、单缝和圆孔衍射图样，可以是二维的或三维的，也可以两种都有。
改变矩孔、单缝和圆孔的参数，比较衍射条纹的变化。
2设计原理及设计思路2.1矩孔衍射原理设波长为的平行光正入射到宽度为（轴方向），高度为（轴方向）的矩孔上，若设矩孔上的光场分布均匀，则瞳函数为常数，即，夫琅禾费矩孔衍射的衍射场为，式中和分别为轴和轴方向上的衍射角；为真空中的波数；为光波从，坐标的原点出发沿着衍射方向到达场点的光程，即参考光程，在积分过程中是不变的常量；，。
由上易得出夫琅禾费矩孔衍射的光强分布为极小值2.2单缝衍射原理由惠更斯菲涅尔原理易得出波的振动表达式为，对于单缝衍射，其相位差为，其光振动表达式为或其复振幅为所以光屏上点的合振幅为其中，因此光强为所以光强分布为时有最大光强时，最小光强，2.3圆孔衍射原理圆孔衍射中间亮纹亮度最大，称为爱里斑，直径为,观察平面上任意一点的复振幅为，由贝塞尔函数可得因此，光强为爱里斑的半径为3程序设计3.1矩孔衍射程序clearallcloseallclclmda=632.8e-9;%波长xmax=0.05;%矩孔x轴宽度ymax=0.05;%矩孔y轴宽度def=0.0001;%分析分辨率x=-xmax:
def:
xmax;y=-ymax:
def:
ymax;lenm=length（x）;lenn=length（y）;form=1:
lenmforn=1:
lennalpha=pi*x（m）/（lmda）;beta=pi*y（n）/（lmda）;I（m,n）=（sin（alpha）/（alpha）2*（sin（beta）/（beta）2;endendX,Y=meshgrid（x,y）;I=I/（max（max（I）;figureimshow（255*I）;3.2单缝衍射程序clearallcloseallclclmda=632.8e-9;%波长xmax=0.005;%矩孔x轴宽度ymax=0.05;%矩孔y轴宽度def=0.0001;%分析分辨率x=-xmax:
def:
xmax;y=-ymax:
def:
ymax;lenm=length（x）;lenn=length（y）;form=1:
lenmforn=1:
lennalpha=pi*x（m）/（lmda）;beta=pi*y（n）/（lmda）;I（m,n）=（sin（beta）/（beta）2;endendI=I/（max（max（I）;X,Y=meshgrid（x,y）;figureimshow（255*I）;xlabel（x）;ylabel（y）;3.3圆孔衍射程序clearallcloseallclclam=632.8e-9;%波长a=0.0005;%圆孔直径f=1;%距离m=512;%画的点数ym=4000*lam*f;ys=linspace（-ym,ym,m）;xs=ys;fori=1:
mr=xs（i）2+ys.2;sinth=sqrt（r./（r+f2）;x=2*pi*a*sinth./lam;hh=（2*besselj（1,x）.2./x.2;b（:
i）=（hh）.*5000;endimage（xs,ys,b）colormap（gray（256）4图形仿真4.1矩孔衍射仿真图样x=0.05,y=0.05时x=0.02,y=0.05时4.2单缝衍射仿真图样x=0.005,y=0.05时x=0.002,y=0.05时波长=700e-9，x=0.005,t=0.05时4.3圆孔衍射仿真图样直径a=0.0005时直径a=0.0003时5心得体会通过这次的课设，我认识到了MATLAB软件的功能非常强大，对于很多关于光学实验方面都可以用它来实现，这使得我们在使用的时候非常方便及多变。
我也熟悉了MATLAB的工作环境，可以很熟练的对MATLAB进行常规的操作，快速进行程序编辑和仿真。
本文次课设利用MATLAB仿真夫琅禾费矩孔单缝和圆孔衍射图样，方法简单、快捷。
在本次的课程设计中，这个课题看似有点陌生，但是真正做起来才发现不是那么困难。
主要是因为以前做实验时老师对我们要求比较严格，锻炼很多，对软件的用法比较熟悉。
这次的课程设计让我学到了很多知识，不仅仅是对MATLAB软件的学习，对学习编程有很大帮助，对衍射的相关知识也有更深的了解，更有对做课程设计的熟练，通过相互学习中，我也学到了很多其他同学的方法及他们的一些知识，体会到了同学之间的团结。
当然，也有老师的帮助及平时的教导。
经过了课程设计，我也发现了自己的很多不足。
但是通过自己的动手动脑，既增加了知识，又给了我专业知识以及专业技能上的提升，对提高自己的思维能力和操作能力有很大的帮助。
同时我也会更加努力，认真学习，争取在以后的课程中做得更好！
参考文献1梁绍荣.普通物理学光学M.高等教育出版社，19882姚启钧.光学教程M.高等教育出版社，20023张兆奎，缪连元，张立.大学物理实验M.高等教育出版社，20014蓝海江.夫禾费矩孔衍射的光强J.柳州师专学报，20005谢嘉宁，陈伟成，赵建林.MATLAB在光学信息处理仿真实验中的应用J.物理实验，2006本科生课程设计成绩评定表姓名性别专业、班级电子科学与技术120课程设计题目：
课程设计答辩或质疑记录：
1.2.3.成绩评定依据：
最终评定成绩（以优、良、中、及格、不及格评定）指导教师签字：
2015年1月23日
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