单缝衍射虚拟实验的激光测量数值模拟

作     者：韩晓静 王喜魁 王运滨 HAN Xiaojing;WANG Xikui;WANG Yunbin

作者机构：沈阳科技学院沈阳110167 沈阳化工大学沈阳110142 

出 版 物：《激光杂志》 (Laser Journal)

年 卷 期：2021年第42卷第7期

页      面：161-165页

学科分类：080903[工学-微电子学与固体电子学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 

基　　金：国家自然科学基金(No.21403142) 辽宁省普通高等教育本科教学改革研究项目(No.UPRP20180883) 沈阳市科技创新智库决策咨询课题项目(No.kxzk2020064)。 

主　　题：单缝衍射 激光测量 数值模拟 光强分布 

摘      要：为了在激光单缝衍射虚拟实验中获得准确的光强分布与缝宽数值,同时探究影响实验结果精度的关键因素,对单缝衍射虚拟实验激光测量过程进行数值模拟。分析基模激光光束在衍射平面上光强和相位的不均匀性,及其对单缝衍射光强分布的影响,利用透镜将激光按照匹配要求输入到激光处理器中,设计一种双透镜架构方案降低单缝衍射实验偏差;采用菲涅耳—基尔霍夫衍射积分方程,推算接收屏内的光强极大与极小处固定关系,获取缝宽计算公式;将面元当作线元,利用积分运算与离散处理得到光振动解析式,通过衍射角改变模式获得接收屏内的光强分布图,完成实验全部过程。经过数值模拟计算可知,激光单缝衍射实验的衍射图像由喇叭口衍射和单缝衍射共同组成,实验光强分布图像左右峰值相同,证明推导过程具备较好可靠性,可为光学实验教学提供理论参考。