光束通过三缝的干涉现象模拟研究
摘要：光到底是什么和光在运动中的一些性质，人们很早就开始研究了。光的干涉是两列或两列以上的波在空间中重叠时发生叠加从而形成新波形的现象。英国物理学家托马斯·杨在实验室里成功地观察到了光的干涉．两列或几列光波在空间相遇时相互叠加，在某些区域始终加强，在另一些区域则始终削弱，形成稳定的强弱分布的现象。我们对光的不断研究可以将光应用于实际，并造福于人类。本文首先讲述了光学的发展史，其次简单讲述了与自己论文相关的引用内容。
关键词：干涉； 光波； 传输
一、文献综述
光学是物理学的重要分支学科。也是与光学工程技术相关的学科。狭义来说，光学是关于光和视见的科学，optics词早期只用于跟眼睛和视见相联系的事物。而今天常说的光学是广义的，是研究从微波、红外线、可见光、紫外线直到X射线和gamma;射线的宽广波段范围内的电磁辐射的产生、传播、接收和显示，以及与物质相互作用的科学，着重研究的范围是从红外到紫外波段。它是物理学的一个重要组成部分。
吴强,郭光灿的光学、姚启钧的光学教程都有说，基础光学大致分为一下几个内容：1.几何光学2.波动光学3.量子光学4.现代光学。经历以下几个时期：
- 萌芽时期：公元前500年——1550年前后，对于光的本性描述最早的是公元前400多年的我国先秦时代的《墨经》：光，即火。这是从火的自然属性出发而对光的一种表面认识。从墨翟开始后的两千多年的漫长岁月构成了光学发展的萌芽时期，在此期间光学发展比较缓慢。约100年后，欧几里得(Euclid,约前330-275年)宣布反射定律。阿拉伯科学家伊本bull;海赛木《光学》：进一步说明了反射定律（入射光线与反射光线在同一平面内,球面镜、抛物面镜的性质、人眼结构）。沈括（公元1031－1095）：直线传播、球面镜成像深入研究。到15世纪末和16世纪初，凹面镜、凸面镜、眼镜、透镜以及暗箱和幻灯等光学元件已相继出现。
- 几何光学时期：1550年前后——1660年前后。这一时期可以称为光学发展史上的转折点。在这个时期建立了光的反射定律和折射定律，奠定了几何光学的基础。同时为了提高人眼的观察能力，人们发明了光学仪器，第一架望远镜的诞生促进了天文学和航海事业的发展，显微镜的发明给生物学的研究提供了强有力的工具。这一时期中，在以牛顿为代表的微粒说占统治地位的同时，由于相继发现了干涉、衍射和偏振等光的被动现象，以惠更斯为代表的波动说也初步提出来了，因而这个时期也可以说是几何光学向波动光学过渡的时期，是人们对光的认识逐步深化的时期。
- 波动光学时期：1650年前后——1888年前后。19世纪初，波动光学初步形成，其中托马斯·杨圆满地解释了“薄膜颜色”和双狭缝干涉现象。菲涅耳于1818年以杨氏干涉原理补充了惠更斯原理，由此形成了今天为人们所熟知的惠更斯-菲涅耳原理，用它可圆满地解释光的干涉和衍射现象，也能解释光的直线传播。光速的测定在光学的发展史上具有非常特殊而重要的意义。它不仅推动了光学实验，也打破了光速无限的传统观念；在物理学理论研究的发展里程中，它不仅为粒子说和波动说的争论提供了判定的依据，而且最终推动了爱因斯坦相对论理论的发展。1850年，法国物理学家傅科改进了菲索的方法，他只用一个透镜、一面旋转的平面镜和一个凹面镜。平行光通过旋转的平面镜汇聚到凹面镜的圆心上，同样用平面镜的转速可以求出时间。傅科用这种方法测出的光速是298000千米/秒。另外傅科还测出了光在水中的传播速度，通过与光在空气中传播速度的比较，他测出了光由空气中射入水中的折射率。这个实验在微粒说已被波动说推翻之后，又一次对微粒说做出了判决，给光的微粒理论带了最后的冲击。
- 量子光学时期：1887年——1925年前后。19世纪末到20世纪初，光学的研究深入到光的发生、光和物质相互作用的围观机制中。光的电磁理论主要困难是不能解释光和物质相互作用的某些现象，例如，炽热黑体辐射中能量按波长分布的问题，特别是1887年赫兹发现的光电效应。在20世纪初，一方面从光的干涉、衍射、偏振以及运动物体的光学现象确证了光是电磁波；而另一方面又从热辐射、光电效应、光压以及光的化学作用等无可怀疑地证明了光的量子性——微粒性。光和一切微观粒子斗具有波粒二象性，这个认识促进了原子核和粒子研究的发展，也推动人们去进一步探索光和物质的本质，包括实物和场的本质问题。为了彻底认清光的本性，还要不断探索，不断前进。
- 现代光学时期：1935年至今。从上世纪六十年代，特别是激光问世以后，由于光学与许多科学技术领域精密结合、相互渗透，一度沉寂的光学又焕发了青春，以空前的规模和速度飞速发展。它已经称为现代物理学额和现代科学技术一块重要的前沿阵地，同时又派生出崭新的分支学科。现代光学和其他学科和技术的结合，在人们的生产和生活中发挥这日益重大的作用和影响，正在成为人们认识自然、改造自然以及提高劳动生产率的越来越强有力的武器。
至今，对激光光束传输变换已进行了大量研究。但是,当有硬边光阑限制时一般都是通过对广义菲涅尔衍射积分进行数值积分得到，这样是非常耗费机时的。在激光技术中，常常需要研究光束通过多个硬边光阑和复杂光学系统的传输，为此，发展一些快速、节约机时而又能保证计算精度的方法是十分必要的。与传统方法不同，在王喜庆、梁国栋、吕百达的《高斯光束通过有硬边光阑ABCD光学系统的近似解析传输公式》一文中，采用将硬边光阑的窗口函数展开为复高斯函数的迭加的技巧。从广义菲涅尔衍射积分出发推导出了高斯光束通过有光阑限制ABCD光学系统的传输公式。作为应用，对高斯光束通过有硬边光阑自由空间的传输作了数值计算，重点对计算误差作了讨论，结果证实了本文所用方法的优点。进一步可将该方法推广用于平面波和平顶高斯光束，证实了该方法具有广泛的应用意义。而在H Mao, D Zhao《Different models for a hard-aperture function and corresponding approximate analytical propagation equations of a Gaussian beam through an apertured optical system》一文中，提出了三种硬边光阑模型，1.展开硬边光阑为复高斯形状2.将硬边光阑展开成多项式高斯形状3.展开硬边光阑成多高斯形状，得出了高斯光束通过具有硬边光阑的ABCD光学系统相应的近似解析传输公式。将这些模型本身与高斯光束通过这些模型的传播特性之间作了比较。根据分析发现，将硬边光阑展开为复高斯形状的第一种方法和硬边光阑函数展开为多高斯形状的第三种方法都适用于光束通过有光阑ABCD光学系统的传输和变换。第一种方法更适合于小孔径下，第三种方法更适合于大孔径下。通过比较计算的时间，揭示出，第一种方法和第三种方法具有几乎相同的计算效率。将第二种方法和第一方法、第三中方法作比较，第二种方法在计算效率和仿真结果方面具有严重缺点。因此，第一种方法和第三种方法是值得在这样的衍射问题中应用的。虽然此文只有考虑一维的情况，但是此文介绍的方法也可以直接推广到二维情况下或圆柱坐标系统。
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