1、论文题目：基于基于MATLABMATLAB的物理光学实验仿真研究的物理光学实验仿真研究学学 院：仪器科学与光电工程学院院：仪器科学与光电工程学院专专 业：光信息科学与技术业：光信息科学与技术班班 级：光信级：光信11021102班班姓姓 名：潘晗名：潘晗学学 号：号：20110107442011010744指指 导导 老老 师：赵爽师：赵爽目录02 研究目标03 研究框架01 研究目的及意义04 研究内容05 总结2025/7/9研究目的及意义研究目的及意义v波动光学内容抽象，学生难以理解；波动光学内容抽象，学生难以理解；波动光学内容抽象，学生难以理解；波动光学内容抽象，学生难以理解；v光的干
2、涉和衍射现象对光学实验仪器、实验环境光的干涉和衍射现象对光学实验仪器、实验环境光的干涉和衍射现象对光学实验仪器、实验环境光的干涉和衍射现象对光学实验仪器、实验环境要求十分严格；要求十分严格；要求十分严格；要求十分严格；v授课时间、场地影响到课堂的光学演示。授课时间、场地影响到课堂的光学演示。授课时间、场地影响到课堂的光学演示。授课时间、场地影响到课堂的光学演示。v而计算机仿真可以比较完美的做到这一点。而计算机仿真可以比较完美的做到这一点。而计算机仿真可以比较完美的做到这一点。而计算机仿真可以比较完美的做到这一点。2025/7/9计算机仿真的意义：vv利用仿真结果指导实际实验，前期投资少，且可以
3、减少贵利用仿真结果指导实际实验，前期投资少，且可以减少贵利用仿真结果指导实际实验，前期投资少，且可以减少贵利用仿真结果指导实际实验，前期投资少，且可以减少贵重仪器的损伤等。重仪器的损伤等。重仪器的损伤等。重仪器的损伤等。vv在教学上，将抽象难懂的概念、规律通过实验仿真生动、在教学上，将抽象难懂的概念、规律通过实验仿真生动、在教学上，将抽象难懂的概念、规律通过实验仿真生动、在教学上，将抽象难懂的概念、规律通过实验仿真生动、形象地表现出来，使学生更易于接受，具有明显的教学效果。形象地表现出来，使学生更易于接受，具有明显的教学效果。形象地表现出来，使学生更易于接受，具有明显的教学效果。形象地表现出来
4、使学生更易于接受，具有明显的教学效果。vv此次设计的目的就是利用物理光学理论对光的干涉与衍射此次设计的目的就是利用物理光学理论对光的干涉与衍射此次设计的目的就是利用物理光学理论对光的干涉与衍射此次设计的目的就是利用物理光学理论对光的干涉与衍射实验进行模拟，并建立基于实验进行模拟，并建立基于实验进行模拟，并建立基于实验进行模拟，并建立基于MATLABMATLABMATLABMATLAB的应用程序进行物理光学的应用程序进行物理光学的应用程序进行物理光学的应用程序进行物理光学实验的仿真。实验的仿真。实验的仿真。实验的仿真。vv因此该论文选题对辅助理论教学具有重要的意义因此该论文选题对辅助理论教学具
5、有重要的意义因此该论文选题对辅助理论教学具有重要的意义因此该论文选题对辅助理论教学具有重要的意义。2025/7/9研究目标研究目标v在干涉和衍射理论基础上，对各干涉、衍射实验进行仿真。v为方便用户使用，设计相应的图形用户界面，达到仿真人机交互的目的。2025/7/9研究框架研究框架物理光学实验仿真系统物理光学实验仿真系统干涉实验衍射实验分振幅法（薄膜干涉）分波振面法（杨氏干涉）等倾干涉等厚干涉牛顿环劈尖菲涅尔衍射夫琅和费衍射光栅衍射2025/7/9研究内容研究内容2025/7/9一、干涉实验一、干涉实验杨氏双缝干涉杨氏双缝干涉杨氏双缝干涉实验原理图P P点处的光强分布为：点处的光强分布为：DD
6、其中其中 为光程差为光程差相邻两明（暗）纹间距：相邻两明（暗）纹间距：2025/7/92025/7/92025/7/9二、干涉实验二、干涉实验二、干涉实验二、干涉实验迈克尔逊干涉仪迈克尔逊干涉仪迈克尔逊干涉仪迈克尔逊干涉仪2025/7/9等倾圆环相邻条纹的间距为：2025/7/9三、干涉实验三、干涉实验劈尖干涉劈尖干涉两束光的光程差：两束光的光程差：暗纹明纹2025/7/9任意两相邻暗条纹对应的空气层厚度为：任意两相邻暗条纹对应的空气层厚度为：相邻亮条纹（或暗条纹）间的距离：2025/7/92025/7/9四、干涉实验四、干涉实验牛顿环牛顿环两束相干光光程差为：两束相干光光程差为：环形明条纹环
7、形明条纹环形明条纹环形明条纹2025/7/92025/7/9五、衍射实验五、衍射实验夫琅和费衍射夫琅和费衍射满足夫琅和费近似：满足夫琅和费近似：2025/7/9P点光强为：夫琅和费圆孔衍射为一阶贝塞尔函数2025/7/92025/7/9P（x，y）点的光强度相邻两暗点之间间隔为：夫琅和费单缝衍射2025/7/92025/7/9衍射实验衍射实验光栅衍射光栅衍射由常规积分法可以得到点由常规积分法可以得到点P P处的光强为：处的光强为：式中，式中，I0I0为单缝衍射零级的衍射光强，为单缝衍射零级的衍射光强，a a为光缝宽度，为光缝宽度，d d为光栅常数，为光栅常数，N N为光栅缝数为光栅缝数2025
8、/7/9透镜的焦距透镜的焦距f f为为衍射图样中亮线位置：2025/7/92025/7/9总结总结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。2025/7/9致谢致谢在本文完稿之际，我要衷心感谢我的指导老师赵爽老师。我在毕业设计的过程中遇到过很多困难，都是在赵老师的悉心指导与鼓励下克服过来的。赵老师经验丰富、治学态度严谨，在我的毕业论文方面给了我多方面的指导。在此，我要再次向赵老师表示深深的谢意。同时感谢我的舍友、我的朋友、我的家人和所有帮助过我的同学，参考文献的收集、毕业设计的建议与帮助，对我论文的完成有极大的帮助和促进。谨以此文感谢对我毕业设计论文有过帮助的所有人！谢谢谢谢老师老师多提宝贵意见！多提宝贵意见！
