Matlab模拟光学实验：菲涅耳衍射与干涉现象探究

"基于Matlab的光学实验仿真" 这篇硕士学位论文主要探讨了如何使用Matlab进行光学实验的计算机仿真，包括光的干涉、衍射、像差以及光学V系统等多个方面的内容，同时也涉及到了软件界面的设计与优化。作者曲伟娟在导师赵建林的指导下，详细介绍了各种光学现象的仿真过程和结果。 1. 光的干涉实验仿真： - 通过光波波前叠加法，模拟了两列球面波干涉和多光束干涉的实验，揭示了光波干涉的基本原理。 - 应用传播矩阵描述衍射光波，对杨氏双缝和双孔干涉进行了仿真，同时分析了单缝衍射对双缝干涉的影响，说明了光的干涉现象中的相互作用。 - 探讨了光场的时间相干性对干涉条纹对比度的影响，揭示了光源的相干性质对干涉图案的重要作用。 2. 光的衍射实验仿真： - 分析了不同形状的孔径（如单缝、矩形孔、圆孔、圆盘、三角孔、黑白光栅等）的菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射图样，这些仿真结果有助于理解这两种衍射的区别和联系。 - 提供了直边、单狭缝及矩形孔的菲涅耳衍射的仿真图样，显示了衍射光场强度的分布特征。 3. 光学像差仿真： - 基于相位转换理论，仿真了光学波像差，展示了赛德尔像差和泽尼克多项式等多种像差的形态。 - 应用Kingslak的方法对包含像差的双光束干涉图样进行仿真分析，揭示了像差对干涉条纹的影响。 4. 光学V系统仿真： - 讨论了光学V系统用于光学信息处理的基本原理，提出了仿真算法，实现了滤波、图像相加和相减等光学信息处理实验。 5. 软件界面设计与优化： - 针对Matlab应用程序的局限，通过Matcom 4.5将M文件转换为C++代码，在Visual C++环境中编译为独立的可执行文件，使得仿真软件可以在无Matlab环境的情况下运行。 关键词：光学实验仿真、干涉、衍射、像差、傅里叶变换、Matlab、Matcom 4.5、Visual C++。这篇论文对于理解和研究光学现象，以及在教学和科研中利用计算机仿真具有很高的价值。