光光栅衍射光强分布.doc

光的光栅衍射的光强分布前言:以前上大学的物理课,许多老师只是讲解内容,通过做题来学习和灌输知识。但是这样导致我们大多学生只会推导计算,并没有理解其中的具体现象。通过一段时间对数学与物理方程的学习和老师的软件,体会到了用计算机描绘物理现象给同学们一种直观,形象,生动的感觉。这样是学生们在推导计算后还能演示实验现象和结果。这更能加深我们学生对知识的理解。同时又能让我们对物理产生兴趣。光的干涉和衍射现象是普通物理光学部分的重要内容。由于光学实验一般需要在较暗的环境中进行,因而在课堂教学中,光学的演示实验往往难以进行。因此通过李老师的计算机软件辅助教学有着重要的意义。利用编程技术,对光的双缝干涉、单缝衍射和多缝衍射实验进行了模拟。通过计算机将各种复杂的干涉、衍射图象展现在学生面前,对学生、教师的学与教都能起到很好的辅助作用。个人收集整理勿做商业用途实验原理: 光通过光栅发生多缝衍射时,对光栅中的每一条透光的狭缝,由于衍射,都将在屏幕上呈现衍射图样,而由于各狭缝发出的衍射光都是相干光,所以还会产生狭缝与狭缝间的干涉效应,因此,光栅的多缝衍射条纹是衍射和干涉的总效果。个人收集整理勿做商业用途方程推导:设b是缝隙宽度,d是光栅常数,是衍射角,是入射光的波长,N是缝隙的有效数目。若只考虑N个狭缝的干涉现象,设每束光的光强为。对于单缝的衍射强度的计算狭缝的单位宽度的振幅为/b而宽度为./b的窄带所发出的次波的振幅为则狭缝处各窄带所发次波的振动可表达为:/b·cos(t)对于衍射角等于的任一条光线的光强为/b·cos(k·x·sin-t)而k=2/所以光强为/b·cos(2/x·sin-t)在积分(从x=0到x=b)最后可得衍射角为的所有次波在观察固定点加起来的和振幅为=·sin(/·b·sin)/(/b·sin)令u=/·b·sin则固定点的光强为:I=()=I()sin(/·b·sin)/(/b·sin)=Isinu/u对于光栅衍射的光强度有相当于对单缝的衍射强度的计算=·sin(/b·sin)/(/b·sin)·sinN(/d·sin)/sin(/d·sin)=sinu/u·sinN(/d·sin)/sin(/d·sin)则光强为I=()=()·sinu/u·sinN(/d·sin)/sin(/d·sin)假设v=/d·sin)则光栅衍射的光强分布的表达式为:I=I·sinu/u·sinN(/d·sin)/sin(/d·sin)则表达式即为最终表达式。编程时既是按照I=I·sinu/u·sinN·v/sinv公式编出在源程序中调用u和v。结果分析:计算机将显示光的多缝衍射的光强分布图,它是多缝干涉和各单缝衍射的总效应。在普通物理教学中,我们大量采用计算机模拟物理实验,克