基于Matlab的光学实验仿真：从干涉到衍射

"该资源是一篇关于使用Matlab进行光学实验仿真的硕士学位论文，作者曲伟娟，导师赵建林，来自西北工业大学。论文详细介绍了如何利用Matlab实现光学实验的各种仿真，包括光的干涉、衍射、像差、光学V系统以及设计制作仿真软件界面。" 在光学实验中，计算机仿真已经成为一个重要的辅助工具，特别是在教学和科学研究领域。这篇论文主要关注使用Matlab进行光学实验的仿真，以提供直观的理解和深入的分析。以下是论文中的主要内容： 1. 光的干涉实验仿真：通过波前叠加法模拟两列球面波干涉和多光束干涉，同时利用传播矩阵描述衍射光波的波前传播，对杨氏双缝和双孔干涉进行了仿真。论文还深入分析了单缝衍射对双缝干涉的影响，以及光场的时间相干性对干涉条纹对比度的影响。 2. 光的衍射实验仿真：对各种规则和不规则形状的孔径，如单缝、矩孔、圆孔、圆盘、三角孔、黑白光栅等进行了菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射的强度分布分析。这有助于理解这两种衍射现象的特性及其差异。 3. 光学像差仿真：基于相位移理论，仿真了各种像差，如赛德尔像差和泽尼克多项式像差，生成了它们的轮廓图和三维形状图。通过金斯莱克(Kingslak)的方法，仿真分析了包含像差的双光束干涉图样，揭示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。通过仿真的V系统，实现了网格滤波、图像相加和相减等光学信息处理实验。 5. 光学实验仿真软件界面设计：针对Matlab应用程序依赖其运行环境的问题，论文利用Matcom 4.5将Matlab的M文件转换为C++代码，并在Visual C++环境中编译成独立运行的可执行文件，使得仿真软件可以脱离Matlab环境独立运行。 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++。 这篇论文为光学实验的教学和研究提供了丰富的理论依据和实用工具，对于理解和模拟光学现象具有很高的价值。通过Matlab这一强大的数学计算软件，研究者能够更深入地探索光学领域的复杂问题。