MATLAB实现光学实验仿真：干涉、衍射与像差研究

"这篇硕士学位论文主要探讨了如何利用MATLAB语言进行光学实验的仿真，包括光的干涉、衍射、像差、光学V系统以及软件界面的设计。作者曲伟娟在导师赵建林的指导下，详细阐述了各种光学现象的仿真方法，并通过MATLAB实现了相关算法，最终还解决了MATLAB应用程序的独立运行问题。" 本文详细介绍了基于MATLAB的光学实验仿真技术，首先，文章提到了光的干涉实验仿真。通过波前叠加原理，仿真了两列球面波干涉和多光束干涉实验，同时利用传播矩阵对杨氏双缝和双孔干涉进行了仿真，深入探讨了单缝衍射对双缝干涉的影响。此外，研究了光场的时间相干性对干涉条纹反衬度的效应，这是理解干涉现象的重要方面。 其次，光的衍射实验仿真部分，作者分析了不同形状（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，为理解这两种衍射模式提供了理论支持。这些实验有助于深入学习衍射理论，并能区分它们的特性。 再者，光学像差仿真部分基于相位平面转换理论，仿真了赛德尔像差和泽尼克多项式等多种像差，展示了它们的轮廓和三维形状。通过金斯莱克的方法，对含像差的双光束干涉图样进行分析，讨论了像差对干涉条纹的影响，这对于光学系统优化和像质评估至关重要。 光学V系统仿真是另一大亮点，讨论了利用这种系统进行光学信息处理的基本原理，提出了仿真算法，并成功实现了网格滤波和图像的相加、相减等光学信息处理实验。这展示了MATLAB在光学信息处理领域的强大应用能力。 最后，为了克服MATLAB应用程序不能独立运行的问题，作者将MATLAB的M文件转换为C++代码，并在Visual C++环境中编译为可执行文件，使软件可以在没有MATLAB环境的情况下运行，这一创新极大地提高了软件的便携性和实用性。 关键词涵盖了光学实验仿真、干涉、衍射、像差、傅里叶变换、MATLAB、MATCOM 4.5以及Visual C++，体现了论文涵盖的广泛技术和应用领域。这篇论文对于理解和实践光学实验的计算机仿真具有很高的参考价值，同时也为MATLAB在光学领域的应用开辟了新的道路。