Matlab模拟光学实验：从衍射到像差分析

"这篇硕士学位论文主要探讨了基于Matlab的光学实验仿真，涵盖了光的干涉、衍射、像差和光学V系统等多个方面的内容，并设计了光学实验仿真软件界面。作者曲伟娟在导师赵建林指导下，通过Matlab实现了光学实验的理论和方法，并详细展示了各种仿真结果。" 在光学实验仿真领域，Matlab是一种常用且强大的工具。这篇论文首先介绍了光的干涉实验仿真，包括两列球面波干涉和多光束干涉的模拟，以及杨氏双缝和双孔干涉实验的仿真。通过对单缝衍射对双缝干涉影响的分析，揭示了光波的相互作用和干涉规律。此外，论文还讨论了光场时间相干性对干涉条纹反衬度的影响，这对于理解和优化干涉实验至关重要。 接着，论文深入到光的衍射实验仿真，对规则和不规则形状的孔径进行了菲涅耳和夫琅禾费衍射的强度分布分析，例如单缝、矩孔、圆孔、圆盘、三角孔、黑白光栅等。这些分析有助于理解衍射现象的复杂性和衍射图样的形成机制。 在光学像差仿真部分，论文基于相幅转化理论，仿真了赛德尔像差和泽尼克多项式等多种像差，呈现了它们的轮廓图和三维形状图。通过金斯莱克的方法分析了包含像差的双光束干涉图样，探讨了像差对干涉条纹形态的影响，这对于实际光学系统的优化设计具有指导意义。 论文还涉及了光学V系统仿真的内容，解释了利用光学V系统进行信息处理的基本原理，并提出了一种仿真算法。通过该系统，可以模拟网格滤波、图像相加和相减等光学信息处理实验，展示了光学系统在信息处理中的应用潜力。 最后，论文解决了Matlab应用程序的运行环境问题，设计了一个光学实验仿真软件界面。通过Matcom 4.5将Matlab的M文件转换为C++代码，并在Visual C++环境中编译成独立的可执行文件，使得软件可以在没有Matlab环境的情况下运行，提高了软件的通用性和便捷性。 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++。