Matlab模拟光学实验：干涉、衍射与像差仿真研究

这篇硕士论文主要探讨了基于Matlab的光学实验仿真的理论与实践，涵盖了光的干涉、衍射、像差和光学信息系统等多个方面的内容。作者曲伟娟在赵建林教授指导下，通过Matlab这一强大的数值计算工具，实现了对光学实验的计算机模拟。 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和多光束干涉的仿真，运用光波波前叠加原理。此外，还利用传播矩阵方法仿真了杨氏双缝和双孔干涉，特别分析了单缝衍射对双缝干涉的影响。同时，研究了光场时间相干性对干涉条纹对比度的影响，揭示了干涉现象的动态特性。 2. **光的衍射实验仿真**： 对不同形状（如单缝、矩孔、圆孔等）的菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射进行了仿真，展示了衍射图样的强度分布，帮助理解这两种衍射模式的特征和区别。这为理解和预测实际光学系统中的衍射效应提供了直观的工具。 3. **光学像差仿真**： 基于相位转移理论，仿真了多种像差，包括赛德尔像差和泽尼克多项式像差，呈现了它们的轮廓和三维形状。通过金斯莱克方法分析了含像差的双光束干涉图样，讨论了像差对干涉条纹的影响，有助于理解像差对光学系统性能的降低。 4. **光学V系统仿真**： 讨论了光学V系统用于光学信息处理的基本原理，并提出了一种仿真算法。利用该系统，成功实现了网格滤波、图像相加和相减等光学信息处理实验，展示了光学V系统在信号处理中的潜力。 5. **软件界面设计**： 针对Matlab程序无法独立运行的问题，论文采用Matcom 4.5将Matlab M文件转换为C++代码，并在Visual C++环境中编译为可执行文件，使得仿真软件能在无Matlab环境的情况下独立运行，提高了软件的适用性和便捷性。 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++。 这篇论文全面地展示了Matlab在光学实验仿真中的应用，不仅深化了对光学基本概念的理解，也为实际光学实验教学和研究提供了有力的支持。