matlab光学仿真.docx

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matlab光学仿真

MATLAB光学仿真

实验报告

一、实验目的

通过对光学现象的仿真，加深对各种光学现象本质的理解，同时，学会利用MATLAB，这种有效工具研究物理光学。

二、实验容

这次由于时间关系，只研究了光的干预现象，不过干预容很多，按照教师给的实验的提示容，我每个都做了。

并且自己还加了一些容。

按先后顺序非别如下：

〔1〕平面波与平面波方向相对的干预，并且调整角度，方向相对干预。

〔2〕球面波与球面波，这个研究的比拟多，我分别研究了两个光源，三个，四个以与六个光源在与之共面的平面上的干预，得到许多精美的图案。

〔3〕球面波与平面波

由于氏干预比拟重要，所以研究的时间相对较长，这个我为了更好的调整参数，采用了先输入数据的方法，之后才运行得到结果，我还增加了研究非单色光的研究。

另外，我还研究了与两个点光源连线相垂直的屏上的干预，虽然这个不属于氏干预，但是原理其实差不多。

这局部其实原理差不多，只需要设置对参数。

这局部分别研究了三孔和四孔的干预，并且干预屏的位置也不一样，分为与孔面平行和与孔面平行，总共四中情况，从中自己也找到了规律。

这局部研究了三个不同方向的片面波与四个方向的平面波，从中得到一些图案，找到了规律。

5.模拟电磁波传播动画〔代码借鉴一本参考书的〕与牛顿环

为了加深对电磁波传播的理解，做了个模拟电磁波传播的动画，另外，还做了个牛顿环干预。

三、实验原理

MATLAB是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以与数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大局部〔摘自XX百科〕。

本实验就是利用MATLAB的数据可视化，用数学推导出各种光学现象的表达式，然后再MABLAB上编程表现各种光学现象。

关于编程的算法，总体来说有两种，第一种就是先算出用相位差，然后用光强公式计算，比如氏干预就是用这种方法。

第二周就是用复振幅法，分别表示出每个点的光强，最后在叠加出光强，这种方法书上直接有公式，所以很方便，采用的也比拟多。

至于其他的一些关于MATLAB的函数用法，这里就不再表示。

四.实验结果〔各种干预图样，〕

说明，左边都是干预条纹，右边是干预光强的曲线，除了氏干预为曲线为，其余的强度都是三维图，三维图中，红色代表光强度大，紫色代表最弱，与不同光的能量相对应。

〔1〕平面波与平面波方向相对的干预

两个波方向相反且平行

两个波方向相反但是有相对角度

〔2〕球面波与球面波

三个波源

四个波源

〔3〕球面波与平面波

〔1〕经典氏双缝干预

单色光干预

复色光干预

〔2〕接收屏在侧面，且二者连线与干预面垂直

单色光干预

复色光干预

〔1〕三孔干预

三个孔，三孔所在面与干预面垂直

〔2〕四个孔干预

四孔所在面与干预面垂直

四孔所在面与干预面平行

三个平面波相互干预

〔1〕牛顿环

.

牛顿环

〔2〕模拟电磁波动画

模拟电磁波传播

五，实验总结与感想

每个系列，我都做了不少例子，从中都可以发现了不少规律，比如，对于两平面波与平面波干预，其干预就是平行条纹，这容易理解，又比如，在同一中光学模拟，可能自己的与其他同学相差很大，其实这就是参数设置的问题，以两个球面波的干预为例，如果两个波源的连线与要研究的干预面平行，并且干预面很远，就是氏干预，得到的是平行条纹，如果干预面比拟近，得到的却是曲线，这就说明了氏干预的前提就是干预面〔接收屏〕要远大于两个缝的距离D,这与理论是想符合的，有比如当干预面与连续垂直，得到的是干预圆环，这些其实和书上关于两个点光源在空间中干预场相符合。

另外，随着参数的改变，一些图案会有条纹逐渐向光斑过渡，比如多个球面波的干预，多个平面波的干预，只要对称，形成的就是光斑，等等。

由于时间关系，自己只研究了干预，不过受益匪浅。

在做的过程中，有过成功的喜悦，当通过努力，得到精美图案的时候，是很高兴的，也有做不出来，没有达到想要的效果的苦恼。

不过好在都做好了，自己对于各种干预有了本质的认识，获得知识，我想，这才是最好的回报吧。