Matlab模拟光学实验：干涉、衍射与像差分析

该资源主要涉及光学领域的实验仿真，特别是使用Matlab软件进行的光学像差、干涉、衍射和光学信息处理的模拟。作者曲伟娟通过Matlab实现了多种光学现象的计算机仿真，深入研究了光学实验的关键概念。 1. 光学像差仿真： 在光学像差部分，介绍了球差、彗差、像散、离焦等像差类型。这些像差会影响光学系统的成像质量。通过公式OPD=-(G^2+y^2)^2+...描述了不同像差对波像差的影响，其中各系数与透镜参数有关。利用Matlab的仿真程序，可以分析双光束干涉图样，揭示像差的存在如何改变干涉图案。 2. 无像差的干涉图样： 完美的透镜没有像差时，无倾斜时的干涉图样表现为均匀的光强分布，有倾斜时条纹平行等距。当存在离焦但无倾斜时，干涉图样形成同心圆环。如果同时有离焦和倾斜，圆环会偏离中心。 3. 球差： 球差是单色光通过光学系统时，不同径向位置的光线聚焦点不在同一平面造成的。文中提到了纯球差的干涉图样，通过仿真和计算比较，展示了球差对干涉图样的影响。 4. 光的干涉实验仿真： 使用Matlab仿真了两列球面波干涉、多光束干涉等实验，分析了光波波前叠加的原理。此外，还详细研究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反衬度的作用。 5. 光的衍射实验仿真： 对各种规则和不规则形状的孔径进行了菲涅耳和夫琅禾费衍射的仿真，包括单缝、矩孔、圆孔等，以理解衍射图样的强度分布，帮助深入理解衍射现象。 6. 光学V系统仿真： 讨论了光学V系统在光学信息处理中的应用，提出了仿真算法，实现了网格滤波和图像的加减运算等光学信息处理实验。 7. 软件界面设计： 针对Matlab应用程序的局限，将M文件转化为C++代码，通过Visual C++环境创建独立运行的软件，使得光学实验仿真软件可以在Matlab之外运行。 这份资源提供了基于Matlab的全面光学实验仿真研究，涵盖了光学中的核心概念，对于理解和教学光学现象，特别是在实验不便的情况下，提供了一种有效的辅助工具。