matlab光學(xué)仿真設(shè)計(jì)

./MATLAB光學(xué)仿真實(shí)驗(yàn)報(bào)告目錄一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容3三、實(shí)驗(yàn)原理3四.實(shí)驗(yàn)結(jié)果〔各種干涉圖樣,〕41.平面波與球面波之間的相互干涉4〔1〕平面波與平面波方向相對的干涉4〔2〕球面波與球面波5〔3〕球面波與平面波62.雙縫干涉6〔1〕經(jīng)典楊氏雙縫干涉6〔2〕接收屏在側(cè)面,且二者連線與干涉面垂直73.多孔干涉7〔1〕三孔干涉7〔2〕四個(gè)孔干涉84.多個(gè)不同方向的平面波95.牛頓環(huán)與電磁波傳播10〔1〕牛頓環(huán)10〔2〕模擬電磁波動(dòng)畫10五,實(shí)驗(yàn)總結(jié)與感想11一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^對光學(xué)現(xiàn)象的仿真,加深對各種光學(xué)現(xiàn)象本質(zhì)的理解,同時(shí),學(xué)會(huì)利用MATLAB,這種有效工具研究物理光學(xué)。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容這次由于時(shí)間關(guān)系,只研究了光的干涉現(xiàn)象,不過干涉內(nèi)容很多,按照老師給的實(shí)驗(yàn)的提示內(nèi)容,我每個(gè)都做了。并且自己還加了一些內(nèi)容。按先后順序非別如下：1.平面波與球面波之間的相互干涉〔1〕平面波與平面波方向相對的干涉,并且調(diào)整角度,方向相對干涉。〔2〕球面波與球面波,這個(gè)研究的比較多,我分別研究了兩個(gè)光源,三個(gè),四個(gè)以與六個(gè)光源在與之共面的平面上的干涉,得到許多精美的圖案?！?〕球面波與平面波2.經(jīng)典的楊氏雙縫干涉由于楊氏干涉比較重要,所以研究的時(shí)間相對較長,這個(gè)我為了更好的調(diào)整參數(shù),采用了先輸入數(shù)據(jù)的方法,之后才運(yùn)行得到結(jié)果,我還增加了研究非單色光的研究。另外,我還研究了與兩個(gè)點(diǎn)光源連線相垂直的屏上的干涉,雖然這個(gè)不屬于楊氏干涉,但是原理其實(shí)差不多。3.多孔干涉這部分其實(shí)原理差不多,只需要設(shè)置對參數(shù)。這部分分別研究了三孔和四孔的干涉,并且干涉屏的位置也不一樣,分為與孔面平行和與孔面平行,總共四中情況,從中自己也找到了規(guī)律。4.多個(gè)不同方向的平面波這部分研究了三個(gè)不同方向的片面波與四個(gè)方向的平面波,從中得到一些圖案,找到了規(guī)律。5.模擬電磁波傳播動(dòng)畫〔代碼借鑒一本參考書的〕與牛頓環(huán)為了加深對電磁波傳播的理解,做了個(gè)模擬電磁波傳播的動(dòng)畫,另外,還做了個(gè)牛頓環(huán)干涉。三、實(shí)驗(yàn)原理MATLAB是美國MathWorks公司出品的商業(yè)數(shù)學(xué)軟件,用于算法開發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以與數(shù)值計(jì)算的高級技術(shù)計(jì)算語言和交互式環(huán)境,主要包括MATLAB和Simulink兩大部分〔摘自百度百科〕。本實(shí)驗(yàn)就是利用MATLAB的數(shù)據(jù)可視化,用數(shù)學(xué)推導(dǎo)出各種光學(xué)現(xiàn)象的表達(dá)式,然后再M(fèi)ABLAB上編程體現(xiàn)各種光學(xué)現(xiàn)象。關(guān)于編程的算法,總體來說有兩種,第一種就是先算出用相位差,然后用光強(qiáng)公式計(jì)算,比如楊氏干涉就是用這種方法。第二周就是用復(fù)振幅法,分別表示出每個(gè)點(diǎn)的光強(qiáng),最后在疊加出光強(qiáng),這種方法書上直接有公式,所以很方便,采用的也比較多。至于其他的一些關(guān)于MATLAB的函數(shù)用法,這里就不再敘述。四.實(shí)驗(yàn)結(jié)果〔各種干涉圖樣,〕說明,左邊都是干涉條紋,右邊是干涉光強(qiáng)的曲線,除了楊氏干涉為曲線為,其余的強(qiáng)度都是三維圖,三維圖中,紅色代表光強(qiáng)度大,紫色代表最弱,與不同光的能量相對應(yīng)。1.平面波與球面波之間的相互干涉〔1〕平面波與平面波方向相對的干涉兩個(gè)波方向相反且平行兩個(gè)波方向相反但是有相對角度〔2〕球面波與球面波三個(gè)波源四個(gè)波源〔3〕球面波與平面波2.雙縫干涉〔1〕經(jīng)典楊氏雙縫干涉單色光干涉復(fù)色光干涉〔2〕接收屏在側(cè)面,且二者連線與干涉面垂直單色光干涉復(fù)色光干涉3.多孔干涉〔1〕三孔干涉三個(gè)孔,三孔所在面與干涉面垂直〔2〕四個(gè)孔干涉四孔所在面與干涉面垂直四孔所在面與干涉面平行4.多個(gè)不同方向的平面波三個(gè)平面波相互干涉5.牛頓環(huán)與電磁波傳播〔1〕牛頓環(huán).牛頓環(huán)〔2〕模擬電磁波動(dòng)畫模擬電磁波傳播五,實(shí)驗(yàn)總結(jié)與感想每個(gè)系列,我都做了不少例子,從中都可以發(fā)現(xiàn)了不少規(guī)律,比如,對于兩平面波與平面波干涉,其干涉就是平行條紋,這容易理解,又比如,在同一中光學(xué)模擬,可能自己的與其他同學(xué)相差很大,其實(shí)這就是參數(shù)設(shè)置的問題,以兩個(gè)球面波的干涉為例,如果兩個(gè)波源的連線與要研究的干涉面平行,并且干涉面很遠(yuǎn),就是楊氏干涉,得到的是平行條紋,如果干涉面比較近,得到的卻是曲線,這就說明了楊氏干涉的前提就是干涉面〔接收屏〕要遠(yuǎn)大于兩個(gè)縫的距離D,這與理論是想符合的,有比如當(dāng)干涉面與連續(xù)垂直,得到的是干涉圓環(huán),這些其實(shí)和書上關(guān)于兩個(gè)點(diǎn)光源在空間中干涉場相符合。另外,隨著參數(shù)的改變,一些圖案會(huì)有條紋逐漸向光斑過渡,比如多個(gè)球面波的干涉,多個(gè)平面波的干涉,只要對稱,形成的就是光斑,等等。由于時(shí)間關(guān)系,自己只研究了干涉,