基于Matlab的光学实验仿真：从干涉到衍射

"该资源是一篇关于基于Matlab的光学实验仿真的硕士学位论文，作者曲伟娟，指导教师赵建林，专业为光学，发表于2004年。论文详细探讨了如何使用Matlab进行光学实验的仿真，包括光的干涉、衍射、像差和光学信息处理等多个方面，并设计了相应的软件界面，使得仿真程序可以在独立的环境中运行。" 在光学实验中，Matlab作为一种强大的计算和可视化工具，被广泛用于模拟各种光学现象。这篇论文深入研究了如何利用Matlab实现光学实验的仿真，具体涉及以下几个核心知识点： 1. **光的干涉实验仿真**： - 通过波前叠加的方法模拟了两列球面波的干涉和多光束干涉，如文中提到的3.3.3节中的双谱线形成的多光束干涉图样，这有助于理解干涉图样的形成和反衬度的变化规律。 - 对杨氏双缝和双孔干涉进行了仿真，分析了单缝衍射对双缝干涉的影响，揭示了衍射与干涉之间的相互作用。 - 探讨了光场的时间相干性对干涉条纹反衬度的影响，这是理解动态干涉现象的关键。 2. **光的衍射实验仿真**： - 分析了不同形状（如单缝、矩孔、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的强度分布，这些仿真结果有助于学生直观理解衍射模式的形成。 3. **光学像差仿真**： - 基于相位转移理论，仿真了各种像差（如赛德尔像差和泽尼克多项式像差）的形态，为理解和修正光学系统的像差提供了理论支持。 - 应用金斯莱克方法仿真包含像差的双光束干涉图样，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系统在光学信息处理中的应用，提出了相应的仿真算法，能够模拟网格滤波和图像的相加、相减等操作。 5. **软件界面设计**： - 针对Matlab程序的运行环境限制，通过Matcom 4.5将M文件转换为C++代码，并在Visual C++环境下编译为独立的可执行文件，使仿真软件可以脱离Matlab环境独立运行。 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++。 这篇论文的工作不仅加深了对光学基本概念的理解，也为实际实验教学提供了有力的辅助工具，使得复杂光学现象的模拟和分析变得更加直观和便捷。