ВКР Математическое моделирование оптических явлений

Оригинальность по АП.Вуз на 27 февраля 2023 года более 70%.

Оригинал документа в pdf, конвертация в Word автоматическая (в word могут быть недочеты форматирования, которые вы легко отредактируете).

В данной работе мы будем рассматривать распространение световых

волн через различные среды. Почти каждая волна действует по закону Снелла.

Эта работа актуальна, потому что законы преломления и распространения

света являются относятся к основным законам в науке и технике.

Использование данных законов позволяет создавать, определять и изучать наш

мир в пределах одной клетки, так и в масштабах вселенной. Открытие

телескопа позволило человеку сделать множество открытий, которые поведали

нам об окружающем нас космосе. Микроскоп способствовал изучению

микромира и открытию множества лекарств, что способствовало увеличению

жизни. Основой всех изобретений человека является объектив. Он

используется во многих изобретениях человека – микроскоп, телескоп, камера,

телевизор, фотоаппарат, очки и т. д. Без очков многие люди просто не способы

полноценно жить и выполнять обыденные для человека функции.

Цель данной дипломной работы состоит в том, чтобы понять и описать

методы прохождения и отражения света через слоистые структуры. Для

решения данных задач используются различные методы: матричный метод

Берремана, классический метод матриц Джонса, классические алгоритмы,

расширенный матричный метод Джонса.

Существует три основных закона геометрической оптики: первый закон

– свет распространяется по прямой, если на пути нет преград; второй и третий

законы – это законы об отражении и преломлении волн света.

Начало изучения световых лучей было дано древними греками, но

правильное суждение впервые огласил Виллеборд Снелл ван Ройен (1580-

1626). Опираясь на это в 1637 году, Рене Декарт (1596-1650) в своем трактате

«Диоптрика» представил закон преломления лучей

Введение ......................................................................................................................... 4

Глава 1. Оптические явления ........................................................................................ 5

1.1 История оптики и основные понятия .................................................................. 5

1.2 Основные понятия в оптики ................................................................................ 6

1.2 Основные понятия об алгоритмах для решения задач о прохождении света .. 12

Глава 2. Методы расчета слоистых структур .............................................................. 14

Метод Берремана ...................................................................................................... 14

Глава 3. Реализация метода расчета слоистых структур ............................................ 21

Метод Берремана ...................................................................................................... 21

Заключение................................................................................................................... 33

Список используемых источников .............................................................................. 34

Приложение ................................................................................................................. 35

1. Бронштэн В. А. Клавдий Птолемей / Отв. ред. А. А. Гурштейн. — М.:

Наука, 1988. — С. 157—161. — 239 с.

2. Yeh P., Gu C. Optics of Liquid Crystal Displays, John Wilew & Sons Inc.,

1999

3. Борн M., Вольф Э. Основы оптики. — М.: Наука, 1970.

4. Azzam R.M.A., Bashara N.M. Ellipsometry and polarized Light

(NorthHolland, Amsterdam, 1977).

5. Berreman D.W. Optics in stratified and anisotropic media: 4x4 matrix

formulation //J. Opt. Soc. Am. 62, 502-510 (1972).

6. Eidner K. Light propagation in stratified anisotropic media: orthogonality

and symmetry properties of the 4x4 matrix formalisms //J. Opt. Soc. Am. A,

vol. 6, № 11, 1989.

7. Schubert M. The theory and application of generalized ellipsometry. William

Andrew Publishing, Norwich, N.Y., 2005.

8. Wöhler H., Fritsch M., Haas G., Mlynski D.A. Characteristic matrix method

for stratified anisotropic media: optical properties of special configurations

//J. Opt. Soc. Am. A 8, 536-540 (1991).

9. Палто С.П. Алгоритм решения оптической задачи для слоистых

анизотропных сред //ЖЭТФ.— 2001.— Т. 119.— Вып. 4.— С. 638- 648.

10. S. Teitler and B. W. Henvis. Refraction in stratified, anisotropic media. J.

Opt. Soc. Am., 60 (6):830–834, Jun 1970. 

11. https://github.com/Berreman4x4/Berreman4x4/blob/master/Berreman4x4.py

12. NumPy, 2012. http://numpy.scipy.org/.

13. SciPy, 2012. http://www.scipy.org/.

14. matplotlib plotting library, 2012. http:// matplotlib.sourceforge.net/.