【光学】基于matlab GUI(杨氏双缝+劈尖)干涉+(单缝+多缝+圆孔+矩孔)衍射仿真【含Matlab源码 878期】

该博客分享了一个基于MATLAB的GUI程序,用于模拟光学现象,包括杨氏双缝干涉、劈尖干涉、单缝、多缝、圆孔和矩孔的衍射。提供了代码获取途径和部分源代码展示,并提到了适用于MATLAB 2014a版本。参考了门云阁的《MATLAB物理计算与可视化》一书。

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### 劈干涉Matlab模拟仿真实现 劈干涉是一种重要的光学现象,其特征是由两个楔形表面之间的空气层形成的干涉条纹。为了在Matlab中实现劈干涉的动态仿真,需考虑个因素,包括光源特性、介质折射率、楔角大小等[^1]。 #### 参数设定 定义必要的物理参数对于创建精确模型至关重要。这通常涉及设置入射光波长、楔角θ以及两玻璃板间的最小间距d_min: ```matlab lambda = 500e-9; % 波长 () theta = pi/180 * 0.1; % 楔角 (弧度),这里设为0.1° n_air = 1; n_glass = 1.5; d_min = 0; % 最小距离 () ``` #### 干涉条件分析 当光线穿过不同介质时发生反射和透射,在特定条件下会产生相消或相长干涉效应。对于劈结构而言,相邻两条亮纹对应的路径差ΔL满足以下关系式[^2]: \[ \Delta L = m\cdot\frac{\lambda}{2} \] 其中m表示整数阶次。因此可以根据上述公式计算出每一对平行面间产生的干涉位置分布情况。 #### 图像生成算法 采用逐点扫描的方式构建整个视场内的亮度变化图样。遍历每一个像素坐标(x,y), 计算对应于该处的实际厚度h, 进而求得相应的光程差δ: \[ h(y)=y\tan(\theta)+d_{min},\\ \delta=2nh-\left(m+\phi / \pi \right)\lambda,\quad (\phi=\arccos(n_1/n)) \\ I(x,y)=(A+B*\cos(2\pi\delta/\lambda))^2. \] 最后将得到的结果映射成灰度级图像显示出来。 ```matlab % 创建网格数据 [X,Y]=meshgrid(linspace(-1,1,400)); H=Y*tand(theta*radtodegrees(pi))+d_min; % 计算强度阵 Phi=acos(n_air/n_glass); M=floor((2*n_glass.*H)/lambda); % 阶次取最接近整数值 Delta=(2*n_glass.*H-(M+mod(Phi/pi,1)).*lambda); Intensity=(ones(size(Delta))+... cos(2*pi./lambda .* Delta)).^2; imagesc(Intensity); colormap(gray); axis equal tight off; title('Wedge Interference Pattern'); xlabel('X Position'); ylabel('Y Position'); colorbar; ``` 此段代码实现了劈干涉图案的基本建模过程,并能够展示由指定角度和平移量所引起的明暗交替带状区域。
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