matlab光学仿真.docx

matlab光学仿真.docx

《matlab光学仿真.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《matlab光学仿真.docx（13页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

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、实验内容

这次由于时间关系，只研究了光的干涉现象，不过干涉内容很多，按照老师给的实验的提示内容，我每个都做了。

并且自己还加了一些内容。

按先后顺序非别如下：

1.平面波与球面波之间的相互干涉

（1）平面波与平面波方向相对的干涉，并且调整角度，方向相对干涉。

（2）球面波与球面波，这个研究的比较多，我分别研究了两个光源，三个，四个以及六个光源在与之共面的平面上的干涉，得到许多精美的图案。

（3）球面波与平面波

2.经典的杨氏双缝干涉

由于杨氏干涉比较重要，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涉，虽然这个不属于杨氏干涉，但是原理其实差不多。

3.多孔干涉

这部分其实原理差不多，只需要设置对参数。

这部分分别研究了三孔和四孔的干涉，并且干涉屏的位置也不一样，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。

4.多个不同方向的平面波

这部分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，还做了个牛顿环干涉。

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、数据分析以及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两大部分（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上编程体现各种光学现象。

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，比如杨氏干涉就是用这种方法。

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，采用的也比较多。

至于其他的一些关于MATLAB的函数用法，这里就不再叙述。

四.实验结果（各种干涉图样，）

说明，左边都是干涉条纹，右边是干涉光强的曲线，除了杨氏干涉为曲线为，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.平面波与球面波之间的相互干涉

（1）平面波与平面波方向相对的干涉

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

2.双缝干涉

（1）经典杨氏双缝干涉

单色光干涉

复色光干涉

（2）接收屏在侧面，且二者连线与干涉面垂直

单色光干涉

复色光干涉

3.多孔干涉

（1）三孔干涉

三个孔，三孔所在面与干涉面垂直

（2）四个孔干涉

四孔所在面与干涉面垂直

四孔所在面与干涉面平行

4.多个不同方向的平面波

三个平面波相互干涉

5.牛顿环与电磁波传播

（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涉，其干涉就是平行条纹，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，以两个球面波的干涉为例，如果两个波源的连线与要研究的干涉面平行，并且干涉面很远，就是杨氏干涉，得到的是平行条纹，如果干涉面比较近，得到的却是曲线，这就说明了杨氏干涉的前提就是干涉面（接收屏）要远大于两个缝的距离D,这与理论是想符合的，有比如当干涉面与连续垂直，得到的是干涉圆环，这些其实和书上关于两个点光源在空间中干涉场相符合。

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涉，多个平面波的干涉，只要对称，形成的就是光斑，等等。

由于时间关系，自己只研究了干涉，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，自己对于各种干涉有了本质的认识，获得知识，我想，这才是最好的回报吧。