Matlab模拟光学实验：从干涉到衍射，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、光学V系统以及软件界面设计等多个方面的内容，旨在通过计算机模拟来辅助光学教学和研究。" 文章详细介绍了如何利用Matlab进行光学实验的仿真，包括以下几个关键知识点： 1. **光的干涉实验仿真**： 论文通过光波波前叠加的方法模拟了两列球面波干涉和多光束干涉现象，同时也应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。此外，还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反衬度的影响。 2. **光的衍射实验仿真**： 论文详细探讨了各种规则和不规则形状孔径（如单缝、矩孔、圆孔、圆盘、三角孔、黑白光栅）的菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射的强度分布，为理解和区分这两种衍射模式提供了理论基础。 3. **光学像差仿真**： 基于相位平移理论，仿真了光学波像差，展示了赛德尔像差和泽尼克多项式等多种像差的轮廓和三维形状。通过金斯莱克的方法仿真分析了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**： 讨论了光学V系统进行信息处理的基本原理，提出了一种仿真光学V系统的方法，能够实现网格滤波和图像的相加、相减等信息处理实验。 5. **软件界面设计**： 针对Matlab应用程序需依赖其运行环境的问题，论文采用Matcom 4.5将Matlab的M文件转化为C++代码，并在Visual C++环境中编译为独立的可执行文件，使得软件可以脱离Matlab环境独立运行。 这些仿真研究对于光学教育和科研具有重要意义，它们不仅能够帮助学生和研究人员直观地理解复杂的光学现象，还能在实验设计和分析中节省时间和成本。通过Matlab这样的工具，光学实验可以更便捷地进行虚拟化，有助于深化理论学习和实践操作。关键词包括：光学实验仿真、干涉、衍射、像差、傅里叶变换、Matlab、Matcom 4.5、Visual C++。