Matlab实现的光学实验仿真技术研究

"这篇硕士学位论文主要探讨了如何利用Matlab进行光学实验的仿真，涵盖了光的干涉、衍射、像差以及光学4f系统的仿真，并设计制作了光学实验仿真软件界面，使得实验仿真可以在独立的环境中运行。作者曲伟娟在导师赵建林的指导下，详细阐述了Matlab在光学实验仿真中的应用理论和方法。" 文章详细内容包括以下几个方面： 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干涉、多光束干涉等实验，利用传播矩阵描述了衍射光波的波前传播，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，以及光场的时间相干性对干涉条纹对比度的作用。 2. 光的衍射实验仿真：对规则和不规则形状的孔径（如单缝、矩孔、圆孔、圆盘、三角孔、光栅等）进行了菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射的强度分布分析，以帮助理解这两种衍射的区别和内在联系。 3. 光学像差仿真：基于相位-幅值转换理论，仿真了光学波像差，得到了赛德尔像差和泽尼克多项式等多种像差的轮廓图和三维形状图，应用金斯莱克的方法仿真分析了包含像差的双光束干涉图样，并讨论了像差对干涉条纹的影响。 4. 光学4f系统仿真：讨论了光学4f系统在光学信息处理中的基本原理，提出了一种仿真4f系统的算法，实现了网格滤波以及图像相加、相减等光学信息处理实验。 5. 光学实验仿真软件界面设计：针对Matlab程序运行环境的局限，结合Matcom 4.5将Matlab的M文件转换为C++代码，并在Visual C++环境下编译成独立的可执行文件，使得软件能够在没有Matlab环境的情况下运行。 这篇论文的研究成果对于光学教学和科学研究具有重要意义，它提供了一种高效、直观的光学实验模拟工具，有助于提升实验教学的效果和效率，同时也为光学领域的理论研究提供了有力的支持。