光学实验仿真：Matlab中的光干涉、衍射与像差研究

本文主要探讨了使用Matlab进行光学实验仿真的理论与方法，通过具体的实验案例，包括光的干涉、衍射、像差和光学信息处理等方面，展示了如何利用编程来模拟光学现象。 在光学实验仿真的领域，Matlab作为一种强大的计算和图形化平台，被广泛应用于科学研究和教学中。作者曲伟娟在硕士论文中详细阐述了如何利用Matlab进行各种光学实验的仿真，以加深对光学原理的理解。 首先，论文介绍了光的干涉实验仿真，包括两列球面波干涉和多光束干涉。通过光波波前叠加的方法，模拟了这些实验，同时分析了单缝衍射对双缝干涉的影响以及光场时间相干性对干涉条纹对比度的改变。 其次，衍射实验仿真部分，作者探讨了规则和不规则形状的孔径，如单缝、矩孔、圆孔、圆盘、三角孔、黑白光栅等的菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射。这些仿真有助于深入理解衍射现象和它们之间的差异。 接着，论文讨论了光学像差的仿真，基于相位转换理论，模拟了赛德尔像差和泽尼克多项式等多种像差，以及它们在双光束干涉图样中的表现，揭示了像差对干涉条纹的影响。 此外，光学V系统（Optical V System）的仿真部分，作者阐述了利用光学V系统进行信息处理的基本原理，并提出了相应的仿真算法，通过实际案例演示了网格滤波和图像的相加、相减等光学信息处理实验。 最后，论文还涉及到了软件界面的设计和制作，针对Matlab程序不能独立运行的问题，利用Matcom 4.5将Matlab的M文件转化为C++代码，并在Visual C++环境下编译为独立的可执行文件，使得仿真软件能够在没有Matlab环境的情况下运行。 关键词：光学实验仿真，干涉，衍射，像差，傅里叶变换，Matlab，Matcom 4.5，Visual C++。 这篇论文的贡献在于它提供了一套完整的光学实验仿真框架，不仅适用于教学，也为科研工作提供了实用的工具，通过计算和图形化的方式帮助理解和分析复杂的光学现象。