用matlab模拟当光经过折射率失配的介质时点扩散函数强度随工作深度d的变化关系

时间: 2024-01-21 13:18:32 浏览: 26
光经过折射率失配的介质时,会发生光的折射和反射。在介质内部,光线会发生多次的反射和折射,从而导致光的扩散。点扩散函数描述了在某个点处,光在介质内部传播后形成的强度分布。点扩散函数与工作深度d有关,下面是用MATLAB模拟的步骤: 1. 假设介质为一平板,其折射率为n1,介质外为空气,其折射率为n2=1。 2. 定义一个方形网格,代表平板,其边长为L。将网格分为N个小区域,每个小区域的边长为dx=L/N。 3. 在网格中心选择一个点作为光源,定义其位置为(x0,y0)。 4. 模拟在该光源处发射波长为λ的光线,设其入射角为θ,根据折射定律计算光线的折射角和反射角,以及折射后的光线在介质内部的传播方向。 5. 对于每个小区域,计算光线在该区域内传播的距离和路径差,根据相位差计算光线的相位差,并将其转化为光强度的衰减因子。 6. 在每个小区域中计算光线的强度分布,将其累加到该点的点扩散函数中。 7. 对于不同的工作深度d,重复步骤4-6,计算点扩散函数的变化关系。 下面是MATLAB代码的伪代码实现: ``` % 定义模拟参数 L = 1; % 平板边长 N = 100; % 网格数 dx = L/N; % 小区域边长 n1 = 1.5; % 平板折射率 n2 = 1; % 空气折射率 lambda = 0.5; % 入射光波长 x0 = L/2; % 光源位置 y0 = L/2; theta = pi/4; % 入射角 % 计算光线的折射和反射角 theta1 = asin(n2/n1*sin(theta)); % 折射角 theta2 = asin(n1/n2*sin(theta)); % 反射角 % 计算光线的传播方向 kx = sin(theta1); ky = cos(theta1); % 定义点扩散函数矩阵 PSF = zeros(N,N); % 计算点扩散函数 for d = 1:D % 计算光线在每个小区域内传播的距离和路径差 for i = 1:N for j = 1:N x = (i-0.5)*dx; y = (j-0.5)*dx; distance = sqrt((x-x0)^2 + (y-y0)^2 + d^2); path = n1*distance - n2*sqrt((x-x0)^2 + (y-y0)^2); phase = 2*pi/lambda*path; attenuation = exp(-1i*phase); % 计算光线的强度分布 intensity = abs(attenuation)^2; % 累加到点扩散函数中 PSF(i,j) = PSF(i,j) + intensity; end end end ``` 通过以上代码,就可以得到点扩散函数随工作深度d的变化关系。

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