MATLAB实现光学实验仿真：干涉、衍射与像差研究

该资源是一篇关于利用MATLAB进行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，学位授予单位为西北工业大学，专业为光学，完成时间为2004年3月。论文主要探讨了MATLAB在光学实验仿真中的应用，包括光的干涉、衍射、像差、光学V系统以及软件界面的设计，通过实例和理论分析展示了MATLAB的强大功能。 **光学仿真** 光学仿真是一种利用计算机技术模拟实际光学现象的技术，它在科学研究和教学中具有重要价值。MATLAB作为一款强大的数学和工程计算软件，因其内置的图像处理和可视化功能，成为光学实验仿真领域的重要工具。 **MATLAB中的图像显示** 在MATLAB中，图像数据通常以矩阵形式存储，可以分为索引图像、亮度图像和真彩图像。亮度图像的数据矩阵元素值通常在0到1之间（或0到255），其中0代表黑色，1代表白色。`imagesc`函数用于显示亮度图像，它可以将数据矩阵映射到颜色图上。若不指定颜色范围，`imagesc`会自动将数据的最大值和最小值映射到颜色图的两端。此外，论文提到了对比度减弱处理，这是为了平衡图像中强度差异大的区域，确保细节可见。灰度线性变换法是常用的一种方法，通过对图像灰度范围进行线性变换来增强或减弱对比度。 **光学实验仿真内容** 1. **光的干涉实验仿真**：通过波前叠加法模拟两列球面波干涉、多光束干涉，以及分析杨氏双缝和双孔干涉，同时探讨了单缝衍射对双缝干涉的影响，以及时间相干性对干涉条纹反衬度的效应。 2. **光的衍射实验仿真**：模拟了各种规则和不规则形状的菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射，如单缝、矩孔、圆孔等，帮助理解衍射图样的强度分布和两者之间的区别。 3. **光学像差仿真**：基于相位转化理论仿真光学波像差，包括赛德尔像差和泽尼克多项式等，分析包含像差的双光束干涉图样，并讨论像差对干涉条纹的影响。 4. **光学V系统仿真**：介绍了基于光学V系统进行信息处理的基本原理，提出仿真算法，并实现了网格滤波和图像运算等功能。 5. **软件界面设计**：为克服MATLAB应用程序不能脱离其运行环境的问题，将MATLAB的M文件转换为C++代码，并在Visual C++环境中编译为独立的可执行文件，使软件能够在没有MATLAB的环境下运行。 这篇论文全面展示了如何利用MATLAB进行光学实验的仿真研究，涵盖了从基本的图像处理到复杂的光学现象模拟，以及软件工程实践，为光学教学和研究提供了宝贵的参考。