时域有限差分法在夫琅禾费衍射教学中的应用.pdf

年第期物理通报大学物理教学

20252

时域有限差分法在夫琅禾费衍射教学中的应用*

胡莎王超李佳慧于景新李晓东

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河南工业大学物理学院河南郑州

450001

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收稿日期20240327

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摘要时域有限差分法finitedifferencetimedomainFDTD作为一种电磁场仿真计算的常用方法之一可

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用于模拟任意场景下电磁波的传播和散射针对算法在夫琅禾费衍射教学中的应用进行了探索利用

.FDTDFDTD

、、,

电磁仿真软件模拟了单缝多边形孔圆孔种结构对应的夫琅禾费衍射情景分析了不同结构的衍射图

Solutions3

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样和衍射规律此外从远场结果出发定量地给出了单缝衍射和圆孔衍射的衍射图样分布公式与相应的理论公式

.

、,

一致基于方法得到的仿真结果直观地精确地展示了不同结构夫琅禾费衍射的场分布和光强分布有助于

.FDTD

、

学生更好地掌握衍射的理论知识构建清晰的物理图像.

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关键词时域有限差分法FDTDSolutions软件夫琅禾费衍射衍射图样衍射公式

),

FDTD是电磁场数值计算的常用方法之一由K.

1引言

,

于年首次提出因此又被称为网格

S.Yee1966Yee

夫琅禾费衍射是大学物理课程光学部分的重点空间离散方式.FDTD算法以麦克斯韦方程组为模

,

和难点是理解光的传播特性的关键在衍射的实际

.

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