matlab仿真单缝衍射屏的菲涅尔衍射空间域

在MATLAB中，我们可以使用傅里叶变换（FFT）来模拟单缝衍射的现象，这是一种常见的菲涅尔衍射的例子。菲涅尔衍射发生时，当光经过一个小孔或缝隙时，由于波长的干涉作用，在屏幕上的分布不再像单个点源那样集中，而是形成特定的亮暗条纹。

以下是一个简化的步骤来创建单缝衍射的空间域图像：

1. 首先，我们需要定义单缝宽度、光源波长、屏幕距离等参数。假设单缝宽度为`a`，波长为`lambda`，屏幕距离为`D`。

a = 0.1; % 单缝宽度 (通常用毫米)
lambda = 5e-7; % 波长 (单位米)
D = 1; % 屏幕到单缝的距离 (单位米)

2. 创建一个均匀的频率域信号，代表光源，通常我们将其设置为一维数组，长度等于屏幕像素数，中心位置包含零频。

N = 1000; % 屏幕上像素数量
dx = D / (N - 1); % 每个像素对应的物理距离
x = (-N/2:N/2-1) * dx; % x轴坐标

% 创建频率域的平面波
plane_wave = exp(1i * 2*pi*x*0); % 光源中心在原点

3. 对于单缝衍射，我们应用的是二维的Sinc函数（类似于无限大屏幕上的菲涅尔公式），该函数会在每个频率上乘以一个因式，反映单缝的影响。

sinc_function = sin(pi*a*x./lambda) ./ (pi*a*x./lambda);

4. 接下来，进行傅立叶逆变换（IFT或`ifftshift(ifft2())`）从频率域转换回空间域。

diffraction_pattern = ifftshift(ifft2(plane_wave .* sinc_function));

5. 最后，你可以对结果进行归一化和可视化，以便观察到明显的衍射图案。

diffraction_pattern = abs(diffraction_pattern);
imageplot(x, x, diffraction_pattern, 'SinglePoint', [0 0], 'ColorbarVisible', 'on');
xlabel('Screen Position (m)');
ylabel('Screen Position (m)');
title('Single-Slit Diffraction Pattern');