Matlab实现光学实验仿真：干涉、衍射与像差

这篇硕士学位论文是关于基于Matlab的光学实验仿真的研究，作者曲伟娟，导师赵建林，来自西北工业大学。论文详尽探讨了如何利用Matlab进行光学实验的计算机仿真，包括干涉、衍射、像差和光学信息处理等多个方面的内容。 **光学实验仿真**是科学研究和教学中的一个重要领域，Matlab作为一种强大的数值计算和可视化工具，被广泛应用于该领域。论文主要涵盖了以下几个部分： 1. **光的干涉实验仿真**：通过光波波前叠加的理论，模拟了两列球面波、多光束干涉实验，以及杨氏双缝和双孔干涉实验，特别关注了单缝衍射对双缝干涉的影响。此外，还研究了光场的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**：分析了各种形状（如单缝、矩形孔、圆形孔、圆盘、三角孔、光栅等）的菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射，深入探讨了它们的强度分布特性，为理解这两种衍射的区别和联系提供了基础。 3. **光学像差仿真**：基于相位幅转换理论，仿真了光学波像差，展示出赛德尔像差和泽尼克多项式等多种像差的图像，通过对包含像差的双光束干涉图样的仿真分析，揭示了像差对干涉条纹的影响。 4. **光学V系统仿真**：讨论了光学4f系统在信息处理中的应用，提出了一种仿真光学4f系统的算法，实现了网格滤波、图像相加和相减等实验。 5. **软件界面设计**：鉴于Matlab程序通常需要其运行环境，论文通过Matcom 4.5将Matlab的M文件转换为C++代码，在Visual C++环境中编译为独立的可执行文件，使得软件能够在没有Matlab环境的情况下运行。 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、Visual C++。此论文是在国家“十五”重点教材建设项目资助下完成的。 通过这篇论文，读者可以了解到如何使用Matlab来实现复杂的光学现象的计算机模拟，这对于光学教学、实验设计和理论研究具有很高的参考价值。