基于Matlab的光学实验仿真：干涉、衍射与像差分析

"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系统等多个方面的理论和实现方法。作者曲伟娟在导师赵建林的指导下，详细介绍了如何利用Matlab进行光学实验的计算机模拟，包括软件界面的设计，以解决Matlab应用程序独立运行的问题。" 在光学实验仿真中，干涉是关键概念之一。文中提到了两点光源发出的光波干涉示例，展示了当两个点光源满足干涉条件时，如果没有像差，中心条纹会充满整个视场。然而，当存在像差时，光波的叠加会产生干涉条纹，这些条纹由相位差决定，形成像差图像。作者通过数学模型（如式5.1.1至5.1.4）描述了这个过程，并制定了相应的仿真算法，包括确定坐标系、坐标转换、计算复振幅、添加像差和计算干涉图样。 对于衍射，论文分析了不同形状的孔径（如单缝、矩孔、圆孔等）的菲涅耳和夫琅禾费衍射，揭示了衍射图样强度分布的规律，帮助理解衍射现象的本质。同时，还讨论了时间相干性对干涉条纹反衬度的影响，强调了光源的相干性在实验中的重要性。 光学像差仿真部分，论文以相位幅转化理论为基础，仿真了多种像差，如赛德尔像差和泽尼克多项式，生成了它们的轮廓图和三维形状图。通过金斯莱克的方法，分析了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，加深了对光学系统性能的理解。 光学V系统仿真部分，论文探讨了利用光学4f系统进行信息处理的基本原理，提出了相应的仿真算法，并成功实现了网格滤波和图像的加减等光学信息处理实验。 最后，论文解决了Matlab应用程序的独立性问题，通过Matcom 4.5将Matlab的M文件转换为C++代码，并在Visual C++环境中编译为独立的可执行文件，使得光学实验仿真软件可以在没有Matlab环境的情况下运行。 关键词涉及：光学实验仿真、干涉、衍射、像差、傅里叶变换、Matlab、Matcom 4.5、Visual C++。这项工作在光学教育和研究领域具有重要的实用价值。