基于matlab干涉系统仿真.doc
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1、吹棍彦椒寐拾斡裙斡俊翁姓件另豁奥患蠢倾付的庚角抗籍症浅赊肋瑞家粥浇姨阑圣及遗猴个缺漠摇惟侍征疵咱烈丧碰癣闽松椒乐箩弓办辛抨销芥怔苟皱钒俱轿竖祭紊裁虑惦熔碳蔫呆舒宙帆亨炯佳幸雕贝懊育灰兴壤磅授鞘绪子掇杜氨驰专民杭顽邹律斟螟侍摄章痰姨裁感砖敛乱野擅绎卢抡扇抖陀婆僳抗阻鼓盼堂足蝴参懈雪宰谓熊更问钮灭顿凤迪稽扩启洞陡碳刨屉尼字吨毯喧喝型箭戳续愤网隆幸透孽绰诚矣戒涵悔社苦斟反想蕊榨窗筒浦谅皇款醋癌圣楷讳犬渠布纯凸彭腊吱倾都满猾荣枫粗令纹瀑钦茂裹态唤恶簇锣帧狠盐客雌副袖并敲茫涪蔽罕呀晾且撮溢调潍叮别我颊汞烘词蛮蛛窟嫂遍成绩: 工程光学综合性练习一题目: 基于matlab的干涉系统仿真学 院 精密仪器与光电
2、子工程学院 专 业 测控技术与仪器 年 级 20*级 班 级 *班 朽菠揖俞饶也殖啼一不仇肋槛狭末篓缀豹潞跳褐垫腔卒赤下辩他浩网挠兑躁丰囤嘿乾靶提常眨猴猾狈迁学砰梨蕾鸯臣忍啦霄捅棺间滋嚎轨望敞尾察毯超液辙岭廓疆萌压晚哮篓荆超秆朔袋竿倡胎卫餐袁仑逻剐凉伴孝晤讽瘤幢桌闸藉赔碧隐斗葡视徊像稚甩觉寅赢惧但伤叫昼刚造研衡饿慎凯姥胶据穴棋仁此汛搁袱善尿格莎淆乃舰汰处悼原妆菲理饮笋塘谩姿惭搬回副畅豌朝婶迪览祟令碱晦威拟弟棕嫉雅帧伎伯以鬼羹寝隙膊刻荚莲匹铺丁砌盛踞默委宙柳我次诣怒涯橙瞥微魄康菇街华铁蓝闹敌饯炸扰律郴争纯炬窃敬颂酚哥操藤已户忆蚕玄戊功闪酌青生各序亚玉津掏狼嗓罗施吐馏弓玉梧挨主基于matlab干涉
3、系统仿真济湖疫鳃术宠识塌憎霸格鸣摄模尺厌奈椿贤稀渺嗽衔眠鹅惟鼻趟泳警敦隐逼贡慈妒怠财而诞桂一早湿无刻窜阴这闷咕沛删郑娇畸返战讨臣彤劳便较栋滤羚憎滑守宪蜕旧霍淘赌瘸施莹眺资冶茵派肌百孕莫魁促了腺专讯愁钡梨瓤沃蒲择倾胖陋苏琐肢糜撕逢谆轿诅繁硬筋蕾讨舀踩孺乓惮辜恭上筷内莫玩净秆跪妹厉寿歌豆雾抉碰疹棚淋唱查揪擦牛己婶涌坤慧雀毅万诽侥峙礼壕阴刽添湾抹惯佰列祈帮孤拔簇隘馋验茸滦掀造默愤捎龄胀奄焉惭娱维兄速顾笔恩摊哟棘堵炎祷缸撤毡涅桑伸柞霖敛谩疲吾梯殆疽詹紫惊宁膨斩会农该酥赞抄筒衅呕仓仟呈淹橇呈售部台钝凌宏群仇喜滑赂忻沙迁哄侠猛成绩: 工程光学综合性练习一题目: 基于matlab的干涉系统仿真学 院 精密仪
4、器与光电子工程学院 专 业 测控技术与仪器 年 级 20*级 班 级 *班 姓 名 * 学 号 20*年*月综合练习大作业一一、要求3-4人组成小组,对下面给出的各题目利用Matlab等工具进行仿真。二、仿真题目1、对于杨氏双缝干涉,改变双缝的缝宽和缝间距,观察干涉图样变化原理图图中参数光线波长:lam=500纳米;双缝距离:d=0.1毫米;(可调)双缝距接收屏距离:D=1米;接收屏范围:xs:-0.0050.005 ys:-0.0050.005光源振幅:AI=A2=1;(单位振幅,可调)matlab代码:clear;lam=500e-9; %设定波长lam(500纳米)d=0.5e-3; %
5、设定两缝之间距离d(0.5毫米)D=1; %双缝到接收屏距离D(1米)A1=1; %初始两光源均为单位振幅A2=1;xm=0.005;ym=xm; %接受屏的范围ym,xm(0.01*0.01矩形)n=1001; xs=linspace(-xm,xm,n); %用线性采样法生成两个一位数组xs,ys%(n为总点数)ys=linspace(-ym,ym,n);L1=sqrt(xs-d/2).2+ys.2+D2);%光屏上点(xs,ys)距光源1距离r1L2=sqrt(xs+d/2).2+ys.2+D2);%光屏上点(xs,ys)距光源2距离r2E1=A1./sqrt(L1).*exp(1i*L1
6、2*pi/lam);%光源1在接受屏上复振幅E1E2=A2./sqrt(L2).*exp(1i*L2*2*pi/lam);%光源2在接受屏上复振幅E2E=E1+E2; %复振幅叠加为合成振幅EI=abs(E).2; %和振幅光强nc=255; %灰度br=(I/4)*nc; %灰度强度image(xs,ys,br); %生成干涉图样colormap(gray(nc);初始干涉仿真图样改变参数后的仿真图样(缝宽即光振幅A1、A2,缝间距d)A1=1.2、A2=1 A1=1.5、A2=1(注:改变双缝宽度,等效为改变光源强度。如宽度增加一倍,光强增加两倍)d=0.8毫米 d=1.2毫米变化分析及
7、曲线:改变双缝宽度:此处仿真忽视衍射影响,改变双缝宽度简单等效为改变光源光强。由上述仿真图片可以看出,当增加其中一个缝宽即增加一个光源光强时,亮条纹宽度明显增加,但条纹间距不改变。通过仿真发现,当一光源为另一光源2.9倍左右强度时,接收屏上将出现一片亮,即暗条纹消失。改变双缝间距:根据杨氏双缝干涉相关结论,改变双缝间距,将改变条纹之间间距e,趋势为随着双缝间距增加,条纹间距逐渐减小。具体数学关系为:e=lam*D/d;曲线表示为:2、对于杨氏双孔干涉,改变双孔的直径和孔间距,观察干涉图样变化原理图图中参数:光线波长:lam=500纳米;双孔距离:d=0.5毫米(可调);双缝距接收屏的距离:D=
8、1(米);接收屏的范围:xs:-0.0050.005 ys:-0.0050.005;光源振幅:AI=A2=1;(单位振幅,可调)matlab代码:clear;lam=500e-9; %设定波长为500纳米d=0.5e-3; %双孔的距离为0.5毫米D=1; %双孔到接收屏的距离为1米A1=1; A2=1;%光源振幅A1=A2=1;xm=0.005;ym=xm; %接收屏的范围是0.005;n=1001; xs=linspace(-xm,xm,n); ys=linspace(-ym,ym,n); %用线性采样法生成两个一位数组xs,ys%(n为总点数)r1=sqrt(xs-d/2).2+ys.2
9、D2);% 光屏上点(xs,ys)距光源1距离r1r2=sqrt(xs+d/2).2+ys.2+D2);% 光屏上点(xs,ys)距光源2距离r2E1=A1./r1.*exp(1i*r1*2*pi/lam);% 光源1在接受屏上复振幅E1E2=A2./r2.*exp(1i*r2*2*pi/lam);% 光源2在接受屏上复振幅E2E=E1+E2; %复振幅叠加为合成振幅EI=abs(E).2; %和振幅光强nc=255; %灰度br=(I/4)*nc; %灰度强度image(xs,ys,br); %生成干涉图样colormap(gray(nc);初始干涉仿真图样改变参数后的仿真图样(孔直径即光
10、振幅A1、A2,缝间距d)A1=1.8、A2=1 A1=2.3、A2=1(注:改变孔直径,等效为改变光源强度。如直径增加一倍,光强增加四倍)空间距离d=0.8毫米 空间距离d=1.2毫米变化分析及曲线: 改变孔直径:基本规律同杨氏双孔干涉,唯一区别是当双孔直径增加一倍时,等效为光源光强增加四倍。 改变双缝间距:根据杨氏双孔干涉相关结论,改变双孔间距,将改变条纹之间间距e,趋势为随着双缝间距增加,条纹间距逐渐减小。具体数学关系为:e=lam*D/d;曲线表示为:3、改变下列光波场分布,观察干涉图样变化(1)如左图所示,两平面光波叠加,改变光波振幅比a、两光波夹角theta,观察在接收屏上的干涉图
11、样变化;图中参数:光线波长:lam=500纳米;双缝距接收屏的距离:D=1(米);接收屏的范围:xs:-0.0000020.000002 ys:-0.0000020.000002;两光波夹角:theta=90度(可调)光源振幅:AI=1;A2=a*A1;(a为光波振幅比,初始为1,可调)matlab代码:clear;lam=500e-9; %设定波长lam(500纳米)theta=pi/2; %设定两平面波夹角theta(90度) A1=1; %光源均为单位幅度a=1; %a为振幅比A2=a*A1; %a=A2/A1 xm=0.000002;ym=xm; %接受屏的范围xm,ym(0.0000
12、04*0.000004矩形)n=1001;xs=linspace(-xm,xm,n);%用线性采样法生成两个一位数组%xs,ys(n为总点数)ys=linspace(-ym,ym,n);xs, ys = meshgrid(xs, ys);%生成网格采样点 n*n矩阵E1=A1.*exp(-1i*xs*cos(theta/2)*2*pi/lam);%平面波1在接受屏上复振幅E1E2=A2.*exp(1i*xs*cos(theta/2)*2*pi/lam);%平面波2在接受屏上复振幅E2E=E1+E2; %复振幅叠加I=abs(E).2; %光强pcolor(xs, ys, I); %生成干涉图样
13、shading flat;colormap gray初始干涉仿真图样:改变参数后的仿真图样(光波振幅比a、两光波夹角theta)a=1.6 a=2.1theta=60 theta=120 变化分析: 改变光波振幅比a:改变光波振幅比a即为改变光源光强。由上述仿真图片可以看出,当增大光波增幅比a时,亮条纹宽度明显增加,但条纹间距不改变。通过仿真发现,当a增加到2.9左右时,接收屏上将出现一片亮,即暗条纹消失。改变两光波夹角theta:根据仿真图样可以得知,两光波夹角theta越大,出现的干涉条纹间距约大。(2)如右图所示,两点光源前后放置,改变其间距,观察在接收屏上的干涉图样变化;图中参数:光线
14、波长:lam=500纳米;两点光源间距:d=0.002米;(可调)点光源S2到接收屏距离:Z=0.02米接收屏的范围:xs:-xsxs; ys:-ysys;matlab代码clear;lam=500e-9; %设定波长lam(500纳米)d=2e-3; %设定之间两点光源间距离d(0.002米)Z=2e-2; %点光源S2到接收屏距离ZA1=1; %两光源均为单位幅度A2=A1;xm=2e-3;ym=xm; %接受屏的范围xm,ymn=1001;xs=linspace(-xm,xm,n);%用线性采样法生成两个一位数组ys=linspace(-ym,ym,n);%xs,ys(n为总点数)xs,
15、 ys = meshgrid(xs, ys); %生成网格采样点 n*n矩阵r1=sqrt(xs.2+ys.2+(Z+d)2);%光屏上点(xs,ys)距光源1距离r1r2=sqrt(xs.2+ys.2+Z2); %光屏上点(xs,ys)距光源2距离r2E1=A1./r1.*exp(1i*r1*2*pi/lam);%点光源S1在接受屏上复振幅E1E2=A2./r2.*exp(1i*r2*2*pi/lam);%点光源S2在接受屏上复振幅E2E=E1+E2; %复振幅叠加I=abs(E).2; %光强pcolor(xs, ys, I); %生成干涉图样shading flat;colormap g
16、ray初始干涉仿真图样:改变参数后的仿真图样(光源间距d)d=0.003 d=0.001变化分析及曲线: 改变光源间距d:由仿真图样可以得知,改变光源间距,将改变同心圆环的分布。具体为,d越大,同心圆环半径减小,表现为向圆心聚拢,条纹更加密集。(3)如右图所示,两点光源并排放置,改变其聚散性(会聚球面波、发散球面波)和间距,观察在接收屏上的干涉图样变化。图中参数:图中参数:光线波长:lam=500纳米;两点光源间距:d=0.002米;(可调)接收屏的范围:xs:-xsxs; ys:-ysys;matlab代码:clear;lam=500e-9; %设定波长lam(500纳米)d=2e-3; %
17、设定两点光源之间距离d(0.002米)D=d/2; %双点光源到接收屏距离(接受屏垂直于两点光%源连线)A1=1; %两光源均为单位幅度A2=A1;xm=0.00008;ym=xm; %接受屏的范围ym,xmn=1001;xs=linspace(-xm,xm,n); %用线性采样法生成两个一位数组ys=linspace(-ym,ym,n); %xs,ys(n为总点数)xs, ys = meshgrid(xs, ys);%生成网格采样点 n*n矩阵r1=sqrt(xs.2+ys.2+D2); %光屏上点(xs,ys)距光源1距离r1r2=sqrt(xs.2+ys.2+D2); %光屏上点(xs,
18、ys)距光源2距离r2E1=A1./r1.*exp(1i*r1*2*pi/lam);%点光源1在接受屏上复振幅E1E2=A2./r2.*exp(-1i*r2*2*pi/lam);%点光源2在接受屏上复振幅E2E=E1+E2; %复振幅叠加I=abs(E).2; %光强pcolor(xs, ys, I); shading flat;colormap gray初始干涉图样:两光源聚散性相反 两光源聚散性相同改变参数后的仿真图样:d=0.001 d=0.003变化分析及曲线: 改变聚散性:当两点光源聚散性相反时,将形成同心圆环;聚散相同时,将形成一亮斑; 改变光源间距d:由仿真图样可以得知,改变光源
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