Matlab模拟光学实验：像差、干涉与衍射的仿真研究

"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。作者曲伟娟在赵建林教授指导下，通过Matlab实现了一系列光学现象的模拟，旨在提供理解和教学辅助工具。" 在【标题】中提到的"部分泽尼克多项式代表的像差的仿真图样"，是指在光学像差研究中的一个重要概念。泽尼克多项式是一种用来描述和分析光学系统中波前误差的数学工具，由Zernike于1934年提出。这些多项式能够方便地表示和计算各种像差，如彗差、球差、畸变等。论文中提到了36项泽尼克多项式的表达式，并通过仿真得到这些多项式所代表的像差的视觉表现，包括波面等高线图、波面干涉图样和波面三维形状图。 在【描述】中，提到了光学像差的分类，即枕形畸变和桶形畸变。这两种畸变是由于光学系统不完美导致的成像失真，枕形畸变表现为远离中心的图像比中心区域更宽，而桶形畸变则相反，边缘图像比中心区域更窄。通过正方形网格图在物平面上和像平面上的比较，可以明显看出这两种畸变的效果。仿真结果可能与理论图样不符，这需要进一步的研究来解释。 【部分内容】详细阐述了使用Matlab进行的光学实验仿真，包括： 1. 光的干涉实验仿真：模拟了两列球面波干涉、多光束干涉、杨氏双缝和双孔干涉等，分析了单缝衍射对双缝干涉的影响以及时间相干性对干涉条纹对比度的作用。 2. 光的衍射实验仿真：模拟了各种规则和不规则形状的孔径的菲涅耳和夫琅禾费衍射，帮助理解衍射模式的强度分布。 3. 光学像差仿真：基于相位移理论，仿真了赛德尔像差和泽尼克多项式等多种像差，利用Kingslak的方法分析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：探讨了光学信息处理的基本原理，设计了仿真算法，实现了网格滤波和图像运算等实验。 5. 软件界面设计：将Matlab的M文件转换为C++代码，创建了可以在独立环境中运行的光学实验仿真软件。 这篇论文深入研究了光学领域的多个关键概念，并利用Matlab这一强大的计算工具，为理解和教学光学现象提供了直观的仿真方法。