闪耀光栅衍射的光强分布及计算机模拟 毕业论文 .doc

学号20120601051012 密级 兰州城市学院本科毕业论文 闪耀光栅衍射的光强分布及计算机模拟 学 院 名 称：培黎工程技术学院 专 业 名 称：物理学 学 生 姓 名：黄桃花 指 导 教 师：魏秀芳 教授 二○一六年五月 BACHELORS DEGREE THESIS OF LANZHOU CITY UNIVERSITY College ：School of Bailie Engineering Technology Subject ：Physics Name ：Huang TaoHua Directed by ：Wei XiuFang Professor May 2016 郑 重 声 明 本人呈交的学位论文，是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，所有数据、图片资料真实可靠。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。本学位论文的知识产权归属于培养单位。 本人签名： 日期：  摘要 由于闪耀光栅具有零级分光的特性，使它广泛的应用与精密测量、光通讯等领域。本文以闪耀光栅为研究对象，通过对衍射现象及其原理的了解，分闪耀光栅的分光原理及闪耀光栅的光强分布与闪耀角、闪耀波长的关系，利用计算机模拟闪耀光栅衍射的光强分布。 关键字：闪耀光栅 衍射现象 光强分布 模拟 目录 第1章 绪论 3 1.1 引言 3 1.2 课题背景及研究意义 3 1.3 课题研究内容 4 第2章 衍射现象 5 2.1 光的衍射的概念 5 2.2 对光的衍射含义的解读 5 2.3 光的衍射的类型 7 2.4光衍射原理的分析 7 2.4.1单缝衍射 7 2.4.2圆孔衍射 8 2.4.3 小障碍物衍射 8 2.5光的衍射与光干涉之间的区别 9 2.6光衍射原理的应用 9 第三章 闪耀光栅 11 3.1 闪耀光栅的原理 11 3.2 闪耀光栅的光强 12 3.3 计算机模拟闪耀光栅衍射的光强分布 13 第四章 闪耀光栅的应用 13 第1章 绪论 1.1 引言 光的波长是光的重要特性之一，测量物体辐射或吸收的波长能量分布是现代科学技术中探测领域的重要手段。衍射光栅能够根据不同的波长将入射光衍射到不同的方向上，是由规则排列的光学性质呈周期性或准周期性变化的线、缝、槽、点阵构成的。衍射光栅可以用来从白光或多色光中分离单色光和研究光谱是光谱学研究中的重要色散元件，因此在许多光学相关领域发挥着极其重要的作用。 光谱仪器是一种利用光学光谱的色散原理设计的光学仪器，能够通过观测、研究光谱来了解物质、各种反应过程，相较其他分析仪器，具有分析精度高测量范围大、速度快等优点。作为主要的分析仪器光谱仪器占据了分析仪器市场份额的25%左右，已经形成了年产值几十亿美元的相关产业，在社会、生活和科学研究中发挥着重要的作用。目前，光谱仪已经被广泛应用于生命科学、卫生、医药、食品、环保纺织、材料、冶金、石化、能源等诸多领域，也是军事勘察、宇宙探测等必不可少的遥感设备。 衍射元件与光谱仪器是相辅相成、密不可分的。历史上光栅的出现将光谱仪的发展带上了一个新的台阶，与此同时光谱仪器的发展也有力的推动了光栅的进步。如今衍射光栅已成为光谱仪器的核心器件，其光谱分辨率与衍射效率等指标都直接决定了光谱仪的性能。目前，光栅光谱仪器主导着光谱仪器的市场，占其市场份额的九成左右，因此，作为光谱仪器核心竞争力之一的衍射光栅的发展也备受关注。 1.2 课题背景及研究意义 光栅是重要的分光元件之一，在大多数光谱仪和单色仪中经常用到。在波动光学的教学中光栅既是难点又是重点。在现行光学教材中，对平面透射式光栅的讲解是十分详细的，并且有相当一部分文献针对平面透射式光栅展开了讨论。相对而言，闪耀光栅衍射图样分析在教材中仅仅提及，虽然有部分文献对于闪耀光栅的衍射作了一定的研究，但相关讨论数学运算较为复杂。本文借Mathematica软件模拟了闪耀光栅衍射光强度与闪耀角和入射光的关系。对选定