数值积分法验证：夫琅禾费圆孔衍射的Matlab仿真与实验观察

本资源是一份关于数值积分法计算的夫琅禾费圆孔衍射及其在Matlab辅助下的激光光学分析与应用的设计书。作者刘良清是武汉凌云光电科技有限公司的员工，拥有华中科技大学激光技术与工程学院的硕士学位，研究方向包括自适应光学、非线性光学、激光光学以及固体激光器件。书中首先回顾了Maxwell方程组，这是电磁学的基础，它构成了电磁现象的自洽理论，预言了电磁波的存在，包括光速传播。 在第一章，作者重点介绍了光的波动性和衍射，特别是在Maxwell方程组的旁轴近似下，通过波动方程求解激光传输和变换的基本方程。这个过程展示了Matlab在解决复杂电磁场问题中的可视化能力，通过一个简单的例子，如具有高斯分布的电场复振幅解，来引导读者理解和掌握该工具在实际应用中的价值。 图1.4中的数值积分法计算结果显示，与理论解析相符，一级衍射峰值低于零级衍射峰值，但在实验中，人们仍能看到多个衍射级次，这是因为人眼对光子的感光度较高，即使实验使用的激光光子数密度大，导致较低级次的衍射仍然可见。然而，在旁轴远场条件不满足时，夫琅禾费近似和菲涅耳近似可能不再适用，此时需要考虑更复杂的衍射理论。 这本书不仅提供了数学模型和理论背景，还强调了Matlab在激光光学分析中的实用价值，适合希望深入理解激光衍射现象及其计算方法，特别是利用数值模拟工具进行研究的读者。通过阅读，读者将能够掌握如何运用Matlab进行激光光学问题的模拟，从而提升实验设计和数据分析的能力。