Matlab仿真在光学教学中的应用探析

光学实验的计算机仿真在光学教学方面引起了广大教育工作者的广泛关注。由于教学和实验需要,各种仿真方式不断出现。本文系统地探讨了利用Maltab实现光学仿真的理论和方法,并详细给出了各种仿真结果。以杨氏双缝干涉、牛顿环干涉为例,模拟出了在这两种情况下的图样、光强分布曲线。模拟结果与理论相一致,对大学物理的光学教学起到了一定的促进作用。     

圆孔和矩形孔夫琅禾费衍射的MATLAB仿真对比研究

根据夫琅禾费衍射的基本原理,利用MATLAB仿真模拟圆孔和矩形孔的夫琅禾费衍射,观察孔径大小与夫琅禾费衍射图样的关系,发现孔径越小,衍射现象越明显。接着通过矩形孔和圆形孔互为内接圆和外接圆的关系进行对比,研究衍射屏形状对夫琅禾费衍射图样的影响,分析其夫琅禾费衍射图样的特征,衍射图样对孔的形状有较大的依赖关系,且在孔径大小相当的情况下,矩孔的夫琅禾费衍射比圆孔的夫琅禾费衍射更加明显。计算机仿真能快速、准确的改变衍射屏的形状和大小,这对学生形象、直观的理解夫琅禾费衍射提供一种有益的辅助手段。     

基于Matlab的光栅衍射仿真研究

衍射实验在光学实验中尤为重要,首先根据惠更斯-菲涅耳原理,计算出衍射光强的表达式,使用Matlab软件,通过调整缝数N、波长λ、光栅常数d这些参数,对衍射光栅的光强分布及谱线特征做了仿真实验,仿真结果与原有的实验结果基本保持一致。因此,把仿真模拟作为教学的辅助工具非常有帮助,可以使学生进一步加强对光栅衍射的理解和认识,并掌握其规律和特征,对于研究以衍射光栅为关键元件的光谱仪器意义重大。     

基于Matlab的七色光仿真白光干涉与衍射实验

依据七色光可合成为白光的原理,基于Matlab仿真白光干涉与衍射实验。首先利用Matlab语言编写白光光栅衍射仿真程序,然后通过改变可调参数实现利用一个程序同时仿真白光光栅衍射、单缝衍射及双光束干涉实验。结果表明,白光光栅衍射实验仿真图像为七彩色,白光单缝衍射及双光束干涉实验仿真图像色彩连续而逼真。     

基于Matlab的光学双缝干涉实验仿真

通过Matlab软件编程,实现光学双缝干涉的计算机仿真。仿真结果对学生理解光学原理的基本概念很有帮助,提高了教学效果。     

透镜对夫琅和费矩孔衍射光强分布的影响

基于惠更斯-菲涅耳光学积分公式,结合光学传递矩阵,以矩形光阑为例,分析了透镜摆放位置对夫琅和费衍射光强分布的影响。所得结论与信息光学相关结果一致,但计算过程省去了复杂的积分变换,适宜在普通物理和光学教学中推广。     

自准法调节分光计过程中特殊实验现象研究

通过理论和实验分析,解释了在利用光栅自准法调整分光计载物台水平时在清晰十字像左右产生光带的特殊实验现象,说明了此现象是由于光栅表面反射光形成的夫琅禾费衍射造成的。     

用Matlab在光的衍射教学中的模拟研究

MATLAB将高性能的数值计算和可视化功能集成在一起,并提供了大量的内置函数,从而被广泛地应用于各种科研与教学领域。本文系统地探讨了利用Maltab实现光学仿真的方法,并具体给出了各种仿真结果。以单缝衍射、光栅衍射为例,模拟出了在这两种情况下的衍射图样及光强分布曲线。实验结果与理论相符合,对大学物理的光学实验教学起到了一定的促进作用。     

论光和电子的衍射与双缝干涉实验,及论如何突破光和电子的衍射极限提高光学及电子显微镜的分辨率

众所周知,至今为止都未有一种理论可以完美并客观的来解释光和电子的衍射与双缝干涉实验的原理。为什么会这样?衍射图样和干涉条纹到底是怎样形成和产生的?为了解释这种现象,科学家们做了很多实验,其中最著名的就是单光子和单电子的双缝干涉实验。     

矩形缝菲涅尔衍射的计算机模拟

利用VB编程在计算机上对矩形缝的菲涅尔衍射进行计算,很容易得到衍射输出光强分布图和相应的位图。从计算结果得出菲涅尔衍射的运行规律,并对菲涅尔衍射的教学和科研有很大的帮助。     

量子物理的基础及其光学实验

在本文就量子物理的基础及其光学实验展开的研究中,笔者主要论述了双缝干涉、量子并协性以及Bell不等式的光学实验验证,希望这一论述内容能够较好的对量子物理的本质进行展示。     

基于Matlab的光学图样的仿真

随着计算机技术的快速发展和应用的普及,将计算机应用在物理实验上也变得越来越广泛。而计算机的仿真技术不仅可以应用在科学计算和工程设计,在光学实验仿真上也发挥着重要作用。Matlab就是其中一种方便实用的仿真、模拟、计算软件。计算机仿真具有以下特点:运算速度快;可以减少外界条件对实验的限制;计算机在模拟过程中所展示出的各种实验现象、状态,具有观测方便,过程可控制等方面的优点。利用Matlab对光学实验如干涉、衍射、偏振等的仿真应用已经成为现代大学物理教学和实践的重要组成部分,也将成为必不可少的依托手段。     

白光夫琅和费矩孔衍射实验的计算机仿真

以日光为白光光源,把日光的可见光谱均匀分割为2 000份色光,利用Matlab软件实现了白光夫琅和费不同形状矩孔衍射实验的计算机仿真,并根据仿真结果分析了衍射图像的分布特征。结果表明,白光夫琅和费矩孔衍射的仿真图像,清晰、鲜艳而逼真,中央亮斑为白色,其余条纹则内紫外红;衍射的光强分布为两个相互垂直的单缝衍射因子相互调制的结果,单缝衍射是矩孔衍射的特例。     

光的干涉与衍射的理解与解析

光的干涉衍射现象是光学中最重要的内容之一,也是现代光学的基础部分,为变换光学、全息照相等技术的发展提供了理论依据,其同时也是中学教学过程中的重点和难点问题。因此,对光的干涉与衍射现象基本理论及其二者的联系与区别的充分了解,有助于我们日常学习中对这类知识的掌握,同时通过经典案例的分析与探讨,能使得我们能更深入的理解光的干涉与衍射现象的形成与作用过程,进而加深光学部分知识的领悟,为以后的学习研究打下坚实的基础。     

杨氏双缝干涉实验的计算机仿真

计算机模拟技术广泛应用在教学和科研当中,在杨氏双缝干涉实验中引入计算机模拟技术能更生动和深入地揭示光学现象的物理内涵。     

光学衍射图样的MATLAB仿真

介绍光学的标量衍射理论,从基尔霍夫衍射公式推导平行光入射多种形状衍射孔径情况的衍射光场分布公式。通过MATLAB软件编程,仿真衍射过程。并且制作GUI界面,仿真各种形状孔径的衍射图样。仿真结果表明,GUI界面具有可操作性和人机交互性强的特点,得到了正确的衍射图样。     

发现物理中波动与波动光学的美

光的干涉、衍射和偏振是波动光学的主要内容,这些现象也让我们感受到了光世界的多姿多彩,生活中许多神奇的光学现象都是可以用理论来解释清楚的,波动光学奠定了光学的重大理论基础,不管是理论或是实际应用都占据着重要地位。本文接下来将会着重对波动光学艰难的整个发展历程、理论基础以及实验证明进行详细介绍,从中发现波动与波动光学的美。     

一定方位角上大颗粒的夫朗和费衍射研究

利用散射原理,对大颗粒在一定方位角上的夫朗和费衍射做了一定研究。结果表明:微分散射截面是由两部分组成,第一部分是通过每个固定点的非相干衍射,第二部分是通过不同固定点的衍射波的干涉。     

基于夫兰克-赫兹实验仪的实验教学设计研究

在现有夫兰克-赫兹实验的基础上,开发关于夫兰克-赫兹实验仪的实验教学设计,提高实验教学效果和质量。利用夫兰克-赫兹实验仪完成对夫兰克-赫兹实验新物理特性——"灯丝电压"、"第一栅极电压"和"拒斥电压"的研究。且在数据处理中完成一种新的数据处理方法——origin软件处理数据并绘图。     

基于变换光学的倍频方法

傅里叶光学是近年来的光学中一个迅速发展的新学科,他是以傅里叶变换为工具,以阿贝成像原理为理论基础,本文提出了一种基于空间频率的的倍频方法。首先使用黑白光栅做空间滤波实验,得到频率越高的次波得到的图样越细锐的结论;其次由于光的色散规律引入闪耀光栅,通过设定闪耀角使衍射零级和干涉零级分开,让高级次的次波能够得到足够的能量,在像平面上得到清晰的图像;最后使用软件模拟特定闪耀角的闪耀光栅,进行模拟实验,验证预期的结果。