Matlab实现光学实验仿真：从干涉到衍射与像差分析

"这篇硕士学位论文主要探讨了如何利用Matlab进行光学实验的计算机仿真，包括光的干涉、衍射、像差以及光学V系统等多个方面的仿真，并设计制作了相关的软件界面，使得实验仿真可以在Windows系统下独立运行。作者曲伟娟在导师赵建林的指导下，完成了这项工作，论文中详细阐述了各种光学现象的仿真理论和方法。" 这篇基于Matlab的光学实验仿真研究详细介绍了多个关键知识点： 1. **光的干涉实验仿真**：通过光波波前叠加模拟两列球面波干涉和多光束干涉实验。对于杨氏双缝和双孔干涉，采用了传播矩阵描述衍射光波的传播，并分析了单缝衍射对双缝干涉的影响。此外，还探讨了光场时间相干性对干涉条纹反衬度的作用。 2. **光的衍射实验仿真**：分析了各种规则和不规则形状孔径（如单缝、矩孔、圆孔、圆盘、三角孔、光栅）的菲涅耳和夫琅禾费衍射图样强度分布，为理解这两种衍射现象提供了理论基础。 3. **光学像差仿真**：基于相位转换理论，仿真了光学波像差，包括赛德尔像差和泽尼克多项式等，利用金斯莱克的方法分析了包含像差的双光束干涉图样，讨论了像差对干涉条纹的影响。 4. **光学V系统仿真**：探讨了光学V系统进行光学信息处理的基本原理，提出了一种仿真算法，实现了网格滤波、图像相加和相减等光学信息处理实验。 5. **软件界面设计**：鉴于Matlab应用程序通常依赖于其运行环境，论文通过Matcom 4.5将Matlab的M文件转换为C++代码，并在Visual C++环境下编译成独立的可执行文件，使得光学实验仿真软件可以在没有Matlab的环境中运行。 这些研究成果对光学教育和科学研究具有重要意义，不仅提高了实验效率，减少了实际操作中的复杂性和成本，而且有助于理解和研究光学现象，对于教学和理论分析提供了强大的工具。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++等关键技术和领域。