Matlab模拟光学实验：从矩孔到圆孔衍射

"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，尤其关注光学的干涉、衍射、像差和光学信息处理等方面。作者曲伟娟通过Matlab的编程实现了各种光学现象的模拟，为理解和教学光学原理提供了有力的工具。 1. 光的干涉实验仿真： 论文详细介绍了光的干涉现象，包括两列球面波干涉、多光束干涉的仿真。通过光波波前叠加的方法，模拟了杨氏双缝和双孔干涉实验，特别强调了单缝衍射对双缝干涉的影响。此外，还探讨了光场的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： 衍射部分涵盖了规则形状（如单缝、矩孔、圆孔、圆盘、三角孔、黑白光栅）和不规则形状孔径的菲涅耳衍射与夫琅禾费衍射。通过对这些图样的强度分布分析，有助于深入理解这两种衍射的区别和内在联系。 3. 光学像差仿真： 基于相位幅转化理论，论文仿真了光学波像差，包括赛德尔像差和泽尼克多项式等多种像差的形状。通过金斯莱克的方法，仿真分析了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系统在信息处理中的基本原理，提出了一种仿真算法，实现网格滤波和图像的相加、相减等光学信息处理实验。 5. 软件界面设计与移植： 针对Matlab应用程序不能独立运行的问题，论文提出了将Matlab的M文件转化为C++代码的方法，并在Visual C++环境下编译为可执行文件，使得软件能够在没有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++。 这篇研究不仅展示了Matlab在光学实验仿真中的强大功能，也为光学教育提供了一种新颖且实用的教学手段。通过这些仿真，学生和研究人员可以更直观地理解和研究复杂的光学现象，而无需实际操作昂贵的实验设备。