Matlab模拟光学实验：多光束干涉与衍射的深度解析

"这篇硕士论文详细探讨了基于Matlab的光学实验仿真，涵盖了光的干涉、衍射、像差和光学信息系统等多个方面的理论与实践。作者曲伟娟在赵建林教授指导下，通过Matlab实现了光学实验的计算机模拟，旨在促进光学教学和科学研究。" 在光学实验仿真中，光的干涉是重要的一环。光的干涉实验仿真包括了对两列球面波干涉和多光束干涉的模拟。对于多光束干涉，根据描述，可以分为等强度和不等强度两种情况。等强度多光束干涉中，所有波振幅相等，初相位按等差级数递增，形成亮度变化明显的干涉图样。随着叠加光波数量的增加，干涉条纹变得更加精细，但亮暗对比度大，次极大值的亮条纹不易观察。不等强度多光束干涉则涉及不同强度的光波叠加，干涉条纹的性质会因光束强度差异而有所不同。 此外，光的衍射实验仿真也得到了详细研究。使用传播矩阵描述衍射光波波前传播，对杨氏双缝和双孔干涉进行了仿真，还分析了单缝衍射如何影响双缝干涉的图案。同时，论文探讨了光场的时间相干性对干涉条纹反衬度的影响，指出光源谱宽越大，条纹反衬度越小。 光学像差的仿真部分，基于相位平面上的转化理论，仿真了各种像差，包括赛德尔像差和泽尼克多项式像差等，分析了它们对干涉条纹的形状和分布的影响。此外，还运用金斯莱克(Kingslak)的方法对包含像差的双光束干涉图样进行了仿真分析。 光学V系统仿真部分，讨论了利用光学系统进行信息处理的基本原理，提出了相应的仿真算法，实现了网格滤波、图像相加和相减等光学信息处理实验。 最后，针对Matlab程序的运行环境依赖问题，论文提出了将Matlab M文件转换为C++代码并在Visual C++环境下编译成独立可执行文件的方法，使得软件能够在没有Matlab环境的情况下运行。 这篇论文全面且深入地研究了Matlab在光学实验仿真中的应用，为光学教学和研究提供了强大的工具和理论支持。关键词包括光学实验仿真、干涉、衍射、像差、傅里叶变换、Matlab、Matcom 4.5以及Visual C++。