菲涅尔衍射 计算全息 Matlab程序
时间: 2023-10-22 17:03:37 浏览: 64
以下是一个简单的 Matlab 程序来计算菲涅尔衍射全息图:
```matlab
% 定义常量
wavelength = 632.8e-9; % 激光波长
z = 0.1; % 全息图距离物体的距离
k = 2 * pi / wavelength; % 波数
% 定义物体
object = imread('object.png'); % 读取物体图像
object = double(object) / 255; % 归一化
% 定义采样点
[N, M] = size(object); % 物体大小
dx = 5e-6; % 采样间隔
x = dx * (-N/2:N/2-1); % x坐标
y = dx * (-M/2:M/2-1); % y坐标
[X, Y] = meshgrid(x, y); % 采样点矩阵
% 计算菲涅尔衍射全息图
H = exp(1i * k * z) / (1i * wavelength * z) * exp(1i * k / (2 * z) * (X.^2 + Y.^2)) .* fftshift(fft2(object));
% 显示全息图
figure; imshow(abs(H), []); title('Amplitude'); % 幅度
figure; imshow(angle(H), []); title('Phase'); % 相位
```
其中,`object.png` 是物体的图像文件,可以根据具体需求进行替换。程序会显示计算出的全息图的幅度和相位。
相关问题
菲涅尔衍射积分matlab
### 回答1:
菲涅尔衍射是一种描述光波通过物体或缝隙后产生的衍射现象的数学模型。而菲涅尔衍射积分则是一种用来计算这种衍射现象的数值方法。
在MATLAB中,可以通过编写相关的代码来实现菲涅尔衍射积分。首先,我们需要定义衍射场景的参数,如光波的波长、物体或缝隙的尺寸、衍射距离等等。然后,我们可以使用菲涅尔衍射积分公式来计算衍射场景中的光强分布。
在计算过程中,我们需要将物体或缝隙划分为更小的像素点或光阵列,然后根据光波传播的距离来计算每个像素点上的光强。这个计算过程可以通过迭代方法来实现,每次迭代都根据前一次迭代的结果来更新像素点上的光强值。最终,我们可以得到衍射场景中各个像素点或光阵列上的光强分布。
最后,我们可以通过可视化的方式将计算得到的结果呈现出来,比如使用MATLAB的图像绘制函数来绘制衍射光场的灰度图像。这样,我们可以通过观察图像来理解和分析衍射现象的特征和规律。
总之,菲涅尔衍射积分是一种用于计算衍射现象的数值方法,通过在MATLAB中编写相应的代码,我们可以实现对菲涅尔衍射的计算和分析。
### 回答2:
菲涅尔衍射是一种光学现象,发生在波传播中遇到边缘或孔洞时。菲涅尔衍射积分是一种数值计算方法,用于求解菲涅尔衍射问题。
在Matlab中,可以使用菲涅尔衍射积分公式进行计算。首先,需要定义光场的传播距离、入射波的振幅、波长等参数。然后,可以通过迭代计算菲涅尔衍射积分公式的求解。
具体步骤如下:
1. 初始化计算参数,包括传播距离、入射波的振幅和相位、波长等。
2. 创建计算区域网格,并为每个网格点赋予初始的光场强度分布。
3. 使用迭代计算方法,通过菲涅尔衍射积分公式,逐步更新光场的强度和相位信息。
4. 根据迭代计算得到的结果,可获得菲涅尔衍射的光场分布图像。
在Matlab中,可以利用数值计算方法,如有限差分或者快速傅里叶变换等,来加速菲涅尔衍射积分的计算。
需要注意的是,菲涅尔衍射积分是一种数值近似方法,常用于计算较大传播距离下的衍射现象。但是对于较小的传播距离和边缘或孔洞较大的情况,可能需要使用其他方法进行计算。
总而言之,菲涅尔衍射积分是一种用于计算菲涅尔衍射问题的数值方法,在Matlab中可以通过迭代计算菲涅尔衍射积分公式来求解衍射现象,并可得到衍射的光场分布图像。
### 回答3:
菲涅尔衍射是指光线通过物体的缝隙或者通过近似于缝隙的结构后产生的衍射现象。菲涅尔衍射积分是一种用数值方法来计算菲涅尔衍射干涉图样的方法。
在MATLAB中,可以通过以下步骤来进行菲涅尔衍射积分的计算:
1. 定义物体的参数。包括物体的形状、尺寸和位置等信息。
2. 定义入射光的参数。包括光的波长、入射角度和入射强度等信息。
3. 计算波前的传播。可以使用波前传播函数来计算波前经过物体的传播,并得到波前在物体后面的位置。
4. 计算衍射场的幅度和相位。可以根据波前的传播距离和物体的参数来计算衍射场的幅度和相位。
5. 计算衍射场的复振幅。使用幅度和相位信息来计算衍射场的复振幅。
6. 计算衍射光强。通过将复振幅的模方来计算衍射光的强度。
7. 绘制衍射图样。可以使用MATLAB的图形绘制函数,如plot或surf等来绘制菲涅尔衍射的干涉图样。
通过以上步骤,可以在MATLAB环境中实现菲涅尔衍射积分的计算,并得到衍射图样。通过改变物体的参数或入射光的参数,可以进一步研究不同条件下的菲涅尔衍射现象的变化。
矩孔菲涅尔衍射 matlab,圆孔矩孔的菲涅尔衍射模拟(matlab实现)-工程光学.docx
抱歉,我无法查看或提供任何文档或文件。但我可以向您提供一些相关的 Matlab 代码示例,来进行矩形孔和圆形孔的菲涅尔衍射模拟。
矩形孔的菲涅尔衍射模拟:
```matlab
% 定义物平面参数
a = 0.1; % 物平面边长
N = 256; % 像素数
dx = a/N; % 物平面像素间距
x = (-a/2+dx/2):dx:(a/2-dx/2); % 物平面像素坐标
y = x;
% 定义孔参数
b = 0.05; % 孔宽
c = 0.05; % 孔高
u = rect(x/b)*rect(y/c); % 孔函数
% 计算菲涅尔衍射
lambda = 0.6328e-6; % 波长
z = 2e-3; % 距离物平面的距离
k = 2*pi/lambda; % 波数
f = exp(-1i*k*z)/(1i*lambda*z); % 焦距
h = dx^2/(1i*lambda*z)*fftshift(fft2(u)); % 平面波前
H = exp(1i*k/(2*z)*(x.^2+y.^2))/sqrt(1i*lambda*z).*h.*exp(1i*k*z)/(1i*lambda*z); % 球面波前
I = abs(f)^2*abs(H).^2; % 菲涅尔衍射强度
% 显示结果
figure;
subplot(1,2,1);
imagesc(x,y,abs(u).^2);
axis image;
title('物平面');
subplot(1,2,2);
imagesc(x,y,I);
axis image;
title('像平面');
```
圆形孔的菲涅尔衍射模拟:
```matlab
% 定义物平面参数
a = 0.1; % 物平面边长
N = 256; % 像素数
dx = a/N; % 物平面像素间距
x = (-a/2+dx/2):dx:(a/2-dx/2); % 物平面像素坐标
y = x;
% 定义孔参数
r = 0.05; % 孔半径
u = circ(x,y,r); % 孔函数
% 计算菲涅尔衍射
lambda = 0.6328e-6; % 波长
z = 2e-3; % 距离物平面的距离
k = 2*pi/lambda; % 波数
f = exp(-1i*k*z)/(1i*lambda*z); % 焦距
h = dx^2/(1i*lambda*z)*fftshift(fft2(u)); % 平面波前
H = exp(1i*k/(2*z)*(x.^2+y.^2))/sqrt(1i*lambda*z).*h.*exp(1i*k*z)/(1i*lambda*z); % 球面波前
I = abs(f)^2*abs(H).^2; % 菲涅尔衍射强度
% 显示结果
figure;
subplot(1,2,1);
imagesc(x,y,abs(u).^2);
axis image;
title('物平面');
subplot(1,2,2);
imagesc(x,y,I);
axis image;
title('像平面');
```
代码中使用了 `rect` 和 `circ` 函数,分别表示矩形和圆形孔的函数形式。可以通过以下代码添加到 Matlab 中:
```matlab
function y = rect(x)
y = abs(x)<=0.5;
end
function z = circ(x,y,r)
z = sqrt(x.^2+y.^2)<=r;
end
```
希望这些代码能够对您有所帮助。