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摘 要： 随着科技的不断进步，白光干涉、衍射实验由于难度较大，从宏观的角度看，如果把日光当做白光光源，让日光光谱分割成为诺干分色光，分割数量较少的情况下，人力实验可以做到，但是随着分割次数的加大，实验就会产生很大困难，因此，基于Matlab仿真白光干涉和衍射实验，编写出来白光光栅衍射仿真程序，计算出各色光的RGB代码，可以通过调节参数的方式进行实现白光干涉与衍射的实验和计算机仿真。干涉与衍射是光学的主要内容，也是计算机仿真的热点，把其和单色光比较，白光干涉和衍射的计算机仿真是一个重点和难点。其中，包括光栅衍射、单缝及其双缝衍射、双光束及其多光束干涉等计算机仿真。实验表明，把两千多种色光仿真白光干涉、衍射实验，图像色彩细腻度和实际上的实验结果保持着一致性，而且还可以更直观的映射到多媒体的屏幕上，为白光干涉、衍射的研究实验和计算提供了很好的辅助作用。
关键词： 白光干涉；衍射实验；计算机仿真
【中图分类号】 TP391.9 【文献标识码】 A 【文章编号】 2236-1879（2017）14-0023-02
1.白光干涉、衍射的概述
光干涉、衍射是光学的主要内容也是重点内容，为人们研究方向和仿真提供了热点价值。在众多的仿真人，部分实验者对单色光的干涉、衍射实验进行仿真，有些人对涉及非单色光的仿真进行实验，但是仿真的结果仍然是黑白图像的形式进行展现的，随着社会的进步，有人利用红、绿、蓝三色进行仿真白光衍射实验，得到的结果却不尽人意，仿真图像相对粗糙。因此，经过分析，决定把日光作为白光的光源，在此基础上把日光光谱均匀分割两千多份，仿真白光干涉、衍射实验，结果色调连续并逼真同时还可以比较直观的在多媒体屏幕上直观展现。
2.色光衍射的光强分布
设置平面光栅的几个单元，在单元透光缝宽设置为B，光栅常数设置为D，因此，夫琅和费光栅衍射场的光强分为公式是：
其中，I0为单缝衍射零级处的衍射光强。
其中，λ是单色光的波长， θ是衍射角，因此干涉、衍射是光栅衍射的特例。〔〕
当N=I，则（1）变化为（2）
以此类推：N=2，光栅会有两个透光单元，（1）会转变为（3）
3.日光光谱色光波长及对应的RGB代码值
以日光作为仿真的白光光谱，取到了连续性的自然光，实现白光干涉、衍射实验计算机仿真技术，把日光可见光谱均匀的分割为若干色光，并找出各色对应的色彩代码，并分割为两千多份。在可见光的范围内，不同波长的光能引起不同颜色的感觉，白色日光的实际包含颜色是红、绿、蓝、紫等颜色的RGB值。
4.基于计算机计算机仿真白光干涉、衍射实验
由于各色光的波长及与之对应的RGB数据量较大，利用 Myldrgb.m来保存色光的波长及其RGB值。
在Myldrgb.m文件中，波长lambda矩阵一行为两千个列，一共有两千个元素。基于公式（1）Myldrgb可编写出白光光栅衍射仿真Mybgfz.m：
%程序 Mybgfz.m
clearall；clf；
%读取固定参数
Myldrgb；
lam=lambda*1e-9；
RGB=rgb；
%设置可调参数
d=5e-5；b=8e-6；N=180；Br=150；
%设置仿真结果 RGB图像矩阵
Irgb=zeros（150， 924， 3）；
Iw=zeros（150， 924， 3）；
%计算色光光栅衍射的相对光强及其对应的 RGB值
theta=（-0.0125*pi∶0.000085 ∶0.0125*pi）；
phi=2*pi*d*sin（theta）/lam（k）；
alpha=pi*b*sin（theta）/lam（k）；
Idf=（sinc（alpha））.2；
Idgs=（sin（N*phi/2）./sin（phi/2））.2；
I=Idf.* Idgs；
%计算与色光光栅衍射相对光强对应的 RGB值 fori=1：150
Iw（i， ：， 1）=I*RGB（k， 1）；
Iw（i， ：， 2）=I*RGB（k， 2）；
Iw（i， ：， 3）=I*RGB（k， 3）； end
%计算白光光栅衍射仿真结果 RGB图像矩阵
Irgb=Irgb+Iw；Iw=[ ] ； end
%显示白光光栅衍射仿真结果
B=1/max（max（max（Irgb）））； II=Irgb*B*Br； imshow（I）；
白光衍射实验计算机仿真结果可以看出，随着d的增加，双沣衍射条纹的宽度也逐渐变窄。针对于白光干涉实验计算机仿真白光束干涉实验的计算机仿真结果也是随着d的增大，干涉条纹的宽度及其间距逐渐变窄。
（A）d=30um
（B）d=50um
总结：把日光光谱分割成为两千份色光，并在Myldrgb基础上，实现白光干涉、衍射实验的计算机仿真实验。结果的图像彩色细腻程度是和实验结果保持一致的，在实际的运用中，可以利用减少循环的步长来增加仿真色光份数，从而仿真减速，仿真图像失真度随之減少。此外，还可以改变各种参数的形式进行观察，实际的实验受到条件的影响，但是计算机的仿真技术却不受任何条件的限制和干涉。因此，利用计算机实验不仅可以在多媒体上直观看到结果，还可以弥补实际实验中的不足。
参考文献
[1] 王亚伟，刘莹，卜敏.数字虚拟仿真技术在大学物理学光学教学中的应用[J].南通大学学报（教育科学版）.2009（01）
[2] 刘海霞，盖磊，刘光娟，栾晓宁.声光衍射及实验研究[J].实验室研究与探索.2009（01）
[3] 胡颖舒，吴先球，廖文，陈俊芳.基于Origin的光学实验计算机仿真[J].实验室研究与探索.2007（08）
[4] 喻平.用Matlab模拟白光夫琅和费衍射[J].重庆师范大学学报（自然科学版）.2007（02）
关键词： 白光干涉；衍射实验；计算机仿真
【中图分类号】 TP391.9 【文献标识码】 A 【文章编号】 2236-1879（2017）14-0023-02
1.白光干涉、衍射的概述
光干涉、衍射是光学的主要内容也是重点内容，为人们研究方向和仿真提供了热点价值。在众多的仿真人，部分实验者对单色光的干涉、衍射实验进行仿真，有些人对涉及非单色光的仿真进行实验，但是仿真的结果仍然是黑白图像的形式进行展现的，随着社会的进步，有人利用红、绿、蓝三色进行仿真白光衍射实验，得到的结果却不尽人意，仿真图像相对粗糙。因此，经过分析，决定把日光作为白光的光源，在此基础上把日光光谱均匀分割两千多份，仿真白光干涉、衍射实验，结果色调连续并逼真同时还可以比较直观的在多媒体屏幕上直观展现。
2.色光衍射的光强分布
设置平面光栅的几个单元，在单元透光缝宽设置为B，光栅常数设置为D，因此，夫琅和费光栅衍射场的光强分为公式是：
其中，I0为单缝衍射零级处的衍射光强。
其中，λ是单色光的波长， θ是衍射角，因此干涉、衍射是光栅衍射的特例。〔〕
当N=I，则（1）变化为（2）
以此类推：N=2，光栅会有两个透光单元，（1）会转变为（3）
3.日光光谱色光波长及对应的RGB代码值
以日光作为仿真的白光光谱，取到了连续性的自然光，实现白光干涉、衍射实验计算机仿真技术，把日光可见光谱均匀的分割为若干色光，并找出各色对应的色彩代码，并分割为两千多份。在可见光的范围内，不同波长的光能引起不同颜色的感觉，白色日光的实际包含颜色是红、绿、蓝、紫等颜色的RGB值。
4.基于计算机计算机仿真白光干涉、衍射实验
由于各色光的波长及与之对应的RGB数据量较大，利用 Myldrgb.m来保存色光的波长及其RGB值。
在Myldrgb.m文件中，波长lambda矩阵一行为两千个列，一共有两千个元素。基于公式（1）Myldrgb可编写出白光光栅衍射仿真Mybgfz.m：
%程序 Mybgfz.m
clearall；clf；
%读取固定参数
Myldrgb；
lam=lambda*1e-9；
RGB=rgb；
%设置可调参数
d=5e-5；b=8e-6；N=180；Br=150；
%设置仿真结果 RGB图像矩阵
Irgb=zeros（150， 924， 3）；
Iw=zeros（150， 924， 3）；
%计算色光光栅衍射的相对光强及其对应的 RGB值
theta=（-0.0125*pi∶0.000085 ∶0.0125*pi）；
phi=2*pi*d*sin（theta）/lam（k）；
alpha=pi*b*sin（theta）/lam（k）；
Idf=（sinc（alpha））.2；
Idgs=（sin（N*phi/2）./sin（phi/2））.2；
I=Idf.* Idgs；
%计算与色光光栅衍射相对光强对应的 RGB值 fori=1：150
Iw（i， ：， 1）=I*RGB（k， 1）；
Iw（i， ：， 2）=I*RGB（k， 2）；
Iw（i， ：， 3）=I*RGB（k， 3）； end
%计算白光光栅衍射仿真结果 RGB图像矩阵
Irgb=Irgb+Iw；Iw=[ ] ； end
%显示白光光栅衍射仿真结果
B=1/max（max（max（Irgb）））； II=Irgb*B*Br； imshow（I）；
白光衍射实验计算机仿真结果可以看出，随着d的增加，双沣衍射条纹的宽度也逐渐变窄。针对于白光干涉实验计算机仿真白光束干涉实验的计算机仿真结果也是随着d的增大，干涉条纹的宽度及其间距逐渐变窄。
（A）d=30um
（B）d=50um
总结：把日光光谱分割成为两千份色光，并在Myldrgb基础上，实现白光干涉、衍射实验的计算机仿真实验。结果的图像彩色细腻程度是和实验结果保持一致的，在实际的运用中，可以利用减少循环的步长来增加仿真色光份数，从而仿真减速，仿真图像失真度随之減少。此外，还可以改变各种参数的形式进行观察，实际的实验受到条件的影响，但是计算机的仿真技术却不受任何条件的限制和干涉。因此，利用计算机实验不仅可以在多媒体上直观看到结果，还可以弥补实际实验中的不足。
参考文献
[1] 王亚伟，刘莹，卜敏.数字虚拟仿真技术在大学物理学光学教学中的应用[J].南通大学学报（教育科学版）.2009（01）
[2] 刘海霞，盖磊，刘光娟，栾晓宁.声光衍射及实验研究[J].实验室研究与探索.2009（01）
[3] 胡颖舒，吴先球，廖文，陈俊芳.基于Origin的光学实验计算机仿真[J].实验室研究与探索.2007（08）
[4] 喻平.用Matlab模拟白光夫琅和费衍射[J].重庆师范大学学报（自然科学版）.2007（02）