Matlab实现的光学实验仿真:干涉、衍射与像差分析
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更新于2024-08-10
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"基于Matlab的光学实验仿真"
这篇硕士学位论文主要探讨了利用Matlab进行光学实验仿真的理论和方法,作者曲伟娟在导师赵建林的指导下,深入研究了光学领域的多个重要实验现象,包括干涉、衍射、像差以及光学信息处理,并设计制作了相应的软件界面。
在干涉实验仿真部分,论文详细介绍了两列球面光波的干涉,这是光波干涉的基础。通过光波波前叠加的方法,模拟了两列球面波、多光束干涉等实验,同时考虑了光波的相干性和非相干性。论文中提到了当两点光源与观察平面共面时,如何计算干涉条纹,特别是当光源间距和观察平面采样点数确定时,如何设定坐标原点以准确模拟光源位置。
衍射实验仿真方面,曲伟娟分析了规则和不规则形状的孔径(如单缝、矩孔、圆孔等)的菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射,强调了这些衍射现象的强度分布特性。此外,还讨论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改变。
光学像差仿真部分,基于相位幅转换理论,仿真了赛德尔像差和泽尼克多项式等像差类型,展示了像差的轮廓图和三维形状。通过金斯莱克方法,对包含像差的双光束干涉图样进行了分析,揭示了像差对干涉条纹的效应。
在光学V系统仿真中,论文讨论了光学信息处理的基本原理,提出了仿真光学V系统(光学傅里叶变换系统)的算法,实现了网格滤波和图像运算等功能。
最后,针对Matlab应用程序的局限性,作者将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软件,使得光学实验仿真软件可以脱离Matlab环境独立运行。
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++。这项工作为光学教育和研究提供了强大的工具,有助于理解和模拟实际光学实验中的复杂现象。
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杨_明
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