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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