基于MATLAB的波动光学实验仿真系统的构建论文.doc

毕业设计（论文） 基于MATLAB的波动光学实验 仿真系统的构建 本科生毕业设计（论文）任务书 设计（论文）主要内容： 在M环境下，编写程序，实现几个波动光学实验项目的计算机仿真，包括光学拍实验、球面波干涉实验、杨氏干涉实验、等倾等厚干涉实验、夫琅和费衍射实验、费涅尔衍射实验和光栅衍射实验；编制仿真程序的图形用户界面，实现各个实验项目中相关参数的直接设置及结果显示，实现人机交互；创建独立的仿真应用程序。 要求完成的主要任务: 1、查阅不少于15篇的相关资料，其中英文文献不少于3篇，完成开题报告。 2、熟悉M的相关操作，学习M语言。 3、编写出仿真程序代码，制作GUI界面。 4、完成不少于5000字的英文文献翻译。 5、完成12000字的毕业设计论文。必读参考资料：[M]．北京：北京理工大学出版社，2005． 王正林刘明精通MATLAB7[M]北京电子工业出版社2007． 张平等MATLAB基础与应用[M]北京航空航天大学出版社2005． 指导教师签名 系主任签名 院长签名章 目 录 摘 要 I Abstract II 1 绪论 1 1.1 波动光学的历史及研究对象 1 1.2 光学实验仿真 2 1.3 MATLAB仿真的特点 3 1.4 设计思路 4 2 光的干涉实验仿真 5 2.1 光波的叠加原理 5 2.2 光学拍的实验仿真 7 2.3 球面波干涉实验仿真 9 2.4 杨氏干涉的实验仿真 15 2.5 等倾和等厚干涉实验仿真 19 2.6 本章小结 24 3 光的衍射实验仿真 25 3.1 光的衍射现象及其分类 25 3.2 夫琅和费衍射及其仿真实现 26 3.3 菲涅耳衍射及其仿真实现 31 3.4 光栅衍射及其仿真实现 35 3.5 本章小结 37 4 仿真系统图形用户界面设计 38 4.1 波动光学主界面的仿真 38 4.2 仿真模拟 41 4.3 本章小结 53 5 结束语 54 参考文献 55 附 录 56 致 谢 71 摘 要 本文利用MATLAB强大的矩阵运算功能和图形绘制功能，在波动光学相关理论的基础上，通过编程实现了几种常见的干涉和衍射现象的仿真，将其结果形象、直观地体现出来，对于波动光学的教学和学习具有很好的帮助作用。 论文在干涉和衍射理论的基础上，编写了MATLAB程序代码，实现了光学拍，球面波干涉，杨氏干涉、等倾和等厚干涉、夫琅和费衍射，菲涅耳衍射和光栅衍射模拟仿真；此外，为方便用户使用，本文设计了对应的图形用户界面（包括设计方案、界面控件的布置和控件后台程序代码的添加），实现了仿真过程中的人机交互。 研究结果表明：通过仿真程序的运行，能形象、直观地展现几种干涉和衍射现象；通过图像用户界面的编制，实现了仿真实验项目的选取，实验参数的灵活设置以及结果的显示。 本文的特色在于：将干涉和衍射的仿真实验做成一个完整系统，并设计了个性化的图形用户界面。通过仿真实验的图形户用界面，用户实现实验项目的选取，实验参数的灵活设置，实验结果的对比分析。 关键词：MATLAB；波动光学；计算机仿真；图形用户界面 Abstract Based on the theory of wave optics-related, it realizes the programming of several common phenomena of interference and diffraction of the simulation by applying MATLAB matrix powerful computing and graphics rendering capabilities through coding. The image of the results will be directly reflected, which help a lot on will wave optics teaching and learning. The thesis achieves the realization of the optical film, spherical wave interference, Youngs interference, equal-inclination and equal-thickness interference, Fraunhofer diffraction, Fresnel diffraction and grating diffraction simulation through coding, based on the theory of interference and diffraction. To make t