光线通过三棱镜模拟matlab仿真

已于 2023-02-03 01:23:20 修改
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分类专栏： MATLAB仿真案例 文章标签： matlab
于 2023-02-02 04:35:25 首次发布
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本文介绍了使用MATLAB进行光线通过三棱镜的色散现象仿真，通过算法概述、仿真效果展示和MATLAB源码分享，帮助学生理解和观察光的干涉与色散。仿真结果呈现了白光如何被分解为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七色光谱。

目录

 

1.算法概述

2.仿真效果

3.MATLAB源码

1.算法概述

        物理光学研究的主要现象为光的干涉、光的衍射和光的偏振。其中杨氏双缝干涉理论在光的干涉教学中占有很重要的地位。由于物理光学从光的微观上来理解光的本质，因此比较抽象。如果不借助于实验现象，学生很难理解其原理。这一直以来都是教学过程中的重点和难点。但是由于实验条件的限制，学生很难在课堂上通过实验来观察光的干涉现象，因此也就无法获得直观的认识。

        随着计算机技术的飞速发展，计算机辅助教学（CAI）越来越受到人们的青睐，这为解决上述难题提供 了 途 径。Math Works 公 司 开 发 的 Matlab（MatrixLaboratory）软件是当今国际上公认的在数值计算和可视化图形、图像处理领域最为优秀的工程软件之一，广泛地应用于数学分析、系统仿真、信息光学、数字图像处理等领域。Matlab强大的绘图和动画功能可以生动形象且准确地反映出连续变化的物理光学现象。因此，将Matlab与光学教学有机地结合起来，有助于加深学生对基本概念和现象的理解以及认识，激发学生的学习热情，同时也能够使教学内容更加丰富，从而提高教学质量.本文中，我们采用了计算机仿真技术对杨氏双缝实验进行仿真，课上学生可以形象直观地感受光的干涉现象。可以让学生加深对所学光学内容的认知，把那些过于抽象的光学概念及解析公式简洁明了地呈现在学生面前。

       光从棱镜的一个侧面射入，从另一个侧面射出，出射光线将向底面（第三个侧面）偏折，偏折

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其中，通过棱镜的光线传播是一个经典的问题，它涉及到光的折射和反射等现象。在本文中，我们将使用MATLAB进行光线模拟，以探索光线在棱镜中的传播效果。其中，通过棱镜的光线传播是一个经典的问题，它涉及到光的折射和反射等现象。在本文中，我们将使用MATLAB进行光线模拟，以探索光线在棱镜中的传播效果。然后，我们需要计算光线在棱镜中的传播路径。假设我们的光线从棱镜的一侧射入，可以通过定义光线的起始点和方向向量来表示。假设我们的光线从棱镜的一侧射入，可以通过定义光线的起始点和方向向量来表示。光线的方向向量设置为。
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完整版 可直接运行 MATLAB光通过三稜镜色散动画 光线入射三棱镜折射动画效果 彩虹形成原理 源程序代码.rar
01-01
function optics_prism close all figure('position',[78 276 792 402]); xp=[-0.2,0.2,0];yp=[0.2,0.2,0.5];B=pi/14; ZZ=[xp;yp]'*[cos(B),sin(B);-sin(B),cos(B)]; fill(ZZ(:,1),ZZ(:,2),[0.2,0.4,0.6]); axis([-1,1,0,1]);hold on;set(gca,'color','k'); t=0;A=pi/8;set(gcf,'doublebuffer','on'); x=[-1,-1];y=[0,0]; H=plot(x,y,'w','linewidth',6); while t<0.8; pause(0.1); t=t+0.1; x(2)=-1+t*cos(A); y(2)=t*sin(A); set(H,'xdata',x,'ydata',y); end x1=[x(2),x(2)];y1=[y(2),y(2)];H1=plot(x1,y1,'r'); H2=plot(x1,y1,'color',[1,1,0]);x2=x1;y2=y1; H3=plot(x1,y1,'y');x3=x1;y3=y1; H4=plot(x1,y1,'g');x4=x1;y4=y1; H5=plot(x1,y1,'color',[0,1,1]);x5=x1;y5=y1; H6=plot(x1,y1,'b');x6=x1;y6=y1; H7=plot(x1,y1,'color',[1,0,1]);x7=x1;y7=y1; t=0; C=linspace(pi/16,0,7); s=linspace(1,1.2,7); while t<0.165; pause(0.1);
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光纤模式图matlab 模拟**************摘要:光纤通信是现代化通信的支柱,在光纤通信中,光纤是最重要的部件之一。本文利用电磁波动理论推导了光在光纤中的传输模式的本征方程,并使用Matlab 软件绘出不同条件下的模式图.关键词:光纤模式;电磁波动;Matlab一、引言对光纤中光的传播理论的研究,可以有多种方法,比如射线法,标量近似分析法等,但为了更广泛地描述光纤波导中光的传播,更详细...
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通过对不同参数的调整，可以生成不同宽度、间距和相位差的光栅条纹图像。光栅条纹的产生原理与光学干涉的原理类似，即在光波的传播过程中，不同光线的相位差使它们叠加后出现不同的亮度分布情况。对于平行光线入射到透过纹线的光栅上，通过计算不同光线之间的相位差，可以得到光栅条纹的亮度分布情况。光栅条纹是指在透过一定间隔的平行条状物之后，形成的明暗相间的条纹现象。根据光栅条纹的原理，不同光线之间的相位差会影响光强的分布。Matlab中可以通过构造包含不同波长和相位的复合波来模拟光栅条纹的亮度分布。步骤四：绘制条纹图像。
raytracer:用于 Matlab 的简单光线追踪引擎。-matlab开发
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提议的光线追踪器允许创建简单的合成场景并从不同的相机位置渲染它们。 对象的某些属性（位置、方向、大小）可以定义为常数或时间函数。 实际引擎支持纹理映射和抗锯齿（尚不支持阴影、反射和折射）。 光线追踪器可能对计算机视觉领域的研究人员有用，因为它不仅可以渲染图像，还可以计算光线击中点的绝对和相对（wrt 对象）位置和索引（哪个对象的哪个面被击中）。 此功能允许估计视差（水平和垂直）地图和运动场。 在我的网站上可以找到一些演示光线跟踪器某些属性的视频： https : //sites.google.com/site/chumerin/myprojects/myraytracer
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平时工作较为繁忙,私信消息一般晚上回复,谢谢大家~~
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MATLAB可以用来进行屋脊棱镜的仿真，以下是一个简单的示例： 1. 定义屋脊棱镜的几何形状。 2. 定义入射光线的方向和强度。 3. 根据屋脊棱镜的几何形状和光线入射方向，计算出光线的反射和折射方向。 4. 对于每个反射或折射方向，计算出对应的光线强度。 5. 将所有光线的强度相加，得到最终的光线强度分布图。 下面是一个简单的示例代码： ```matlab % 定义屋脊棱镜的几何形状 n = 1.5; % 屈光率 L = 1; % 屋脊棱镜边长 h = 0.5; % 屋脊棱镜高度 theta = 30; % 屋脊棱镜夹角 x = L/2 * sind(theta/2); % 屋脊棱镜斜边长度 y = L/2 * cosd(theta/2); % 屋脊棱镜高度 % 定义入射光线的方向和强度 n_air = 1; % 空气的折射率 theta_i = 30; % 入射角度 intensity_i = 1; % 入射光强度 % 计算反射和折射光线的方向和强度 theta_r = theta_i; theta_t = asind(n_air/n * sind(theta_i)); intensity_r = intensity_i * (n_air/n)^2 * (sind(theta_i - theta_t)/sind(theta_i + theta_t))^2; intensity_t = intensity_i * 2*n_air*n/(n_air + n)^2 * sind(theta_i - theta_t)^2; % 计算光线强度分布图 N = 100; % 图像分辨率 [xq,yq] = meshgrid(linspace(-L/2,L/2,N), linspace(0,h,N)); intensity = zeros(N,N); for i = 1:N for j = 1:N x0 = xq(i,j); y0 = yq(i,j); % 计算入射光线 r_i = [x0, y0, 0] - [0, 0, 0]; r_i = r_i / norm(r_i); % 计算反射光线 r_r = r_i - 2*dot(r_i,[0, 0, 1])*[0, 0, 1]; % 计算折射光线 r_t = n_air/n*r_i + (n_air/n*dot(-r_i,[0, 0, 1])-sqrt(1-(n_air/n)^2*(1-dot(-r_i,[0, 0, 1])^2)))*[0, 0, 1]; % 计算反射和折射光线的强度 intensity_r0 = intensity_r * dot(r_r,[0, 0, 1]); intensity_t0 = intensity_t * dot(r_t,[0, 0, 1]); % 将所有光线的强度相加 intensity(i,j) = intensity_i*dot(r_i,[0, 0, 1]) + intensity_r0 + intensity_t0; end end % 绘制光线强度分布图 figure; surf(xq,yq,intensity); xlabel('x'); ylabel('y'); zlabel('intensity'); ``` 这个示例代码中，我们假设了入射光线是从空气中垂直射向屋脊棱镜表面。我们计算了入射光线的反射和折射方向，并根据这些方向计算了反射和折射光线的强度。最后，我们将所有光线的强度相加，得到了光线强度分布图。
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