基于matlab的光学实验仿真毕业论文.doc

本科毕业论文题目基于MATLAB的光学实验仿真学院物理科学与技术学院专业物理学(师范)年级2010级学号222010315210271姓名杨云标指导教师贾伟尧成绩2014年月日目录摘要2关键词2ABSTRACT3引言3第一章绪论511MATLAB的简介512MATLAB用于仿真的优越性613光学实验仿真研究的意义814光学实验仿真的国内外研究状况9第二章光的干涉实验仿真1021两束相干光叠加的强度和干涉条纹仿真10211建模10212MATLAB程序12213运行结果及结论1322劈尖等厚干涉条纹仿真14221建模14222MATLAB程序15223运行结果及结论1623等倾干涉17231建模17232MATLAB程序18233运行结果及结论1924牛顿环19241建模19242MATLAB程序21243运行结果及结论21第三章光的衍射实验仿真2331夫琅禾费单缝衍射23311建模23312MATLAB程序23313运行结果及结论2432夫琅禾费光栅衍射26321建模26322MATLAB程序26323运行结果及结论2733夫琅禾费圆孔衍射2934夫琅禾费矩孔衍射30第四章MATLABGUI设计在光学中的应用3241等倾干涉32第五章总结41参考文献42致谢43基于MATLAB的光学实验仿真杨云标西南大学物理科学与技术学院，重庆400715摘要光学实验是物理教学和物理实验中重要组成部分，对于光学实验的研究，做传统的光学实验，对实验仪器和实验环境要求非常的高，但是得到的实验结论却并不一定理想。所以，引进了一种数学软件MATLAB，它是一种集符号运算、数值运算、图形可视化等多种功能于一体的科技应用软件。而利用MATLAB仿真出来的结果和理论吻合，图像清晰逼真，不受实验仪器的影响，可以极大地促进光学实验的课堂教学效果。本文主要介绍用MATLAB软件对典型的干涉和衍射现象建立了数学模型，对干涉和衍射光强分布进行了编程运算，对实验进行了仿真，而且展示了仿真的结果。最后创建了交互式GUI界面，用户可以通过改变输入参数模拟不同条件下的干涉和衍射条纹。关键词MATLAB；光学实验仿真；干涉；衍射；GUI界面OPTICALEXPERIMENTSIMULATIONSWITHMATLABYANGYUNBIAOSCHOOLOFPHYSICALSCIENCEANDTECHNOLOGY,SOUTHWESTUNIVERSITY,CHONGQING400715,CHINAABSTRACTOPTICALEXPERIMENTISANIMPORTANTPARTOFPHYSICSTEACHINGANDPHYSICSEXPERIMENTS,FORTHESTUDYOFOPTICSEXPERIMENT,OPTICALTRADITIONALEXPERIMENT,THEEXPERIMENTALAPPARATUSANDTHEENVIRONMENTALREQUIREMENTSAREVERYHIGH,BUTTHERESULTSARENOTALWAYSIDEALTHEREFORE,THEINTRODUCTIONOFAMATHEMATICALSOFTWAREMATLAB,ITISSCIENTIFICANDTECHNOLOGICALAPPLICATIONSINONEOFAVARIETYOFSETOFSYMBOLICCOMPUTATION,NUMERICALCOMPUTATION,VISUALIZATIONANDOTHERFUNCTIONSANASTOMOSISUSINGMATLABSIMULATIONRESULTSANDTHEORY,CLEARANDVIVIDIMAGES,NOTAFFECTEDBYTHEEXPERIMENTALINSTRUMENT,CANGREATLYPROMOTETHEOPTICALEXPERIMENTALTEACHINGTHISPAPERMAINLYINTRODUCESTHEMATHEMATICALMODELOFINTERFERENCEANDDIFFRACTIONPHENOMENATYPICALISESTABLISHEDWITHMATLABSOFTWARE,THEINTERFERENCEANDDIFFRACTIONLIGHTINTENSITYDISTRIBUTIONOFTHEPROGRAM,THEEXPERIMENTALSIMULATION,BUTALSOSHOWTHESIMULATIONRESULTSFINALLY,TOCREATEINTERACTIVEGUIINTERFACE,THEUSERCANCHANGETHEPARAMETERSIMULATIONUNDERDIFFERENTCONDITIONSOFINTERFERENCEANDDIFFRACTIONPATTERNSKEYWORDMATLABOPTICALEXPERIMENTSIMULATIONSINTERFERENCEDIFFRACTION；THEGUIINTERFACE2021080604020020406081YCOSX2021080604020020406081YSINX引言而近年来，用计算机仿真模拟实现各种光学现象成为研究的热点。由于在做光学实验过程中，需要稳定的环境、精密的仪器，而且其概念难懂，所用的仪器又非常的贵重，这有时使得实验变得非常的困难。但随着计算机仿真技术的发展，利用仿真虚拟技术展示客观物理现象，在现代光学研究中发挥着越来越重要的作用。在数字全息、数字干涉测量、衍射光学元件的设计制备等研究领域，都涉及到在计算机中对光学衍射过程进行数值计算或模拟的工作，所以选择能够准确、快速地模拟光学实验过程的算法有重要的实际意义。利用仿真实验的结果指导实际实验，减少和避免贵重仪器的损伤；通过仿真实验过程将抽象难懂的光学概念和规律直观地展现在学生面前，提升教学效果；突破实验仪器对教学和实验内容扩展和延伸的限制。而MATLAB就是一套高性能的科学计算与可视化软件，从而广泛应用于物理教学中。MATLAB是当今最优秀的科技应用软件之一，它以强大的科学计算与可视化功能、简单易用、开放式可扩展环境，特别是所附带的30多种面向不同领域的工具箱支持，使得它在许多科学领域中成为计算机辅助设计和分析、算法研究和应用开发的基本工具和首选平台。MATLAB具有其他高级语言难以比拟的一些优点，如编写简单、编程效率高、易学易懂等。例如利用MATLAB程序画出函数YSINX，YCOSX的图像MATLAB程序如下SUBPLOT1,2,1FPLOT COS ,PI,PIGRIDONBOXOFFSETGCA, XGRID , OFF TEXT0,0, YCOSX SUBPLOT1,2,2FPLOT SIN ,PI,PIGRIDON图1BOXOFFSETGCA, XGRID , OFF TEXT0,0, YSINX 因此MATLAB语言也被通俗地称为演算纸式科学算法语言。在控制、通信、信号处理及科学计算等领域中，MATLAB都被广泛地应用，已被认为能够有效提高工作效率、改善设计手段的工具软件，掌握MATLAB好比掌握了开启这些专业领域大门的钥匙。本文主要分为四章，第一章主要介绍MTALAB