基于Matlab的光學(xué)實(shí)驗(yàn)仿真.pdf

1、光學(xué)實(shí)驗(yàn)的計(jì)算機(jī)仿真不僅在科學(xué)與工程計(jì)算方面發(fā)揮著重要作用,而且在光學(xué)教學(xué)方面也引起了廣大教育工作者的廣泛關(guān)注.使用不同工具編寫的各種光學(xué)實(shí)驗(yàn)仿真應(yīng)用軟件大量涌現(xiàn),掀起了光學(xué)實(shí)驗(yàn)仿真的熱潮.該文在仿真實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上系統(tǒng)地探討了利用Matlab實(shí)現(xiàn)光學(xué)實(shí)驗(yàn)仿真的理論和方法,并詳細(xì)給出了光學(xué)實(shí)驗(yàn)的各種仿真結(jié)果.具體內(nèi)容有:(1)光的干涉實(shí)驗(yàn)仿真.用光波波前疊加的方法實(shí)現(xiàn)了對兩列球面波干涉、多光束干涉等實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)進(jìn)行了仿真,并具體詳細(xì)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(shí)間相干性對干涉條紋反襯度的影響.(2)光的衍射實(shí)驗(yàn)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(fèi)衍射圖樣強(qiáng)度分布,為深入理解菲涅耳衍射和夫瑯禾費(fèi)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(xué)像差仿真.以相-幅轉(zhuǎn)化理論為基礎(chǔ),仿真光學(xué)波像差,得到了賽德爾像差和澤尼克多項(xiàng)

3、式等多種像差的輪廓圖與三維形狀圖等.應(yīng)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(jìn)行了仿真分析.并在此基礎(chǔ)上討論了各類像差對干涉條紋的影響.(4)光學(xué)4f系統(tǒng)仿真.討論了利用光學(xué)4f系統(tǒng)進(jìn)行光學(xué)信息處理的基本原理,并據(jù)此提出了仿真光學(xué)4f系統(tǒng)的算法.用仿真的4f系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)格濾波以及圖像相加、相減等光學(xué)信息處理實(shí)驗(yàn).(5)設(shè)計(jì)制作光學(xué)實(shí)驗(yàn)仿真軟件界面.針對Matlab應(yīng)用程序無法脫離其運(yùn)行環(huán)境的缺點(diǎn),結(jié)合Ma