基于Matlab的光學實驗仿真.pdf

1、光學實驗的計算機仿真不僅在科學與工程計算方面發(fā)揮著重要作用,而且在光學教學方面也引起了廣大教育工作者的廣泛關注.使用不同工具編寫的各種光學實驗仿真應用軟件大量涌現(xiàn),掀起了光學實驗仿真的熱潮.該文在仿真實驗的基礎上系統(tǒng)地探討了利用Matlab實現(xiàn)光學實驗仿真的理論和方法,并詳細給出了光學實驗的各種仿真結(jié)果.具體內(nèi)容有:(1)光的干涉實驗仿真.用光波波前疊加的方法實現(xiàn)了對兩列球面波干涉、多光束干涉等實驗的仿真;用傳播矩陣描述衍射光波波前傳播

2、的方法對楊氏雙縫和雙孔干涉實驗進行了仿真,并具體詳細地分析了單縫衍射對雙縫干涉的影響;另外還分析了光場的時間相干性對干涉條紋反襯度的影響.(2)光的衍射實驗仿真.具體分析了規(guī)則形狀如單縫、矩孔、圓孔、圓盤、三角孔、黑白光柵及一些不規(guī)則形狀等孔徑的菲涅耳衍射和夫瑯禾費衍射圖樣強度分布,為深入理解菲涅耳衍射和夫瑯禾費衍射及其內(nèi)在聯(lián)系與區(qū)別提供了理論依據(jù).(3)光學像差仿真.以相-幅轉(zhuǎn)化理論為基礎,仿真光學波像差,得到了賽德爾像差和澤尼克多項

3、式等多種像差的輪廓圖與三維形狀圖等.應用金斯萊克(Kingslak)論述的方法對包含像差的典型雙光束干涉圖樣進行了仿真分析.并在此基礎上討論了各類像差對干涉條紋的影響.(4)光學4f系統(tǒng)仿真.討論了利用光學4f系統(tǒng)進行光學信息處理的基本原理,并據(jù)此提出了仿真光學4f系統(tǒng)的算法.用仿真的4f系統(tǒng)實現(xiàn)了網(wǎng)格濾波以及圖像相加、相減等光學信息處理實驗.(5)設計制作光學實驗仿真軟件界面.針對Matlab應用程序無法脫離其運行環(huán)境的缺點,結(jié)合Ma