王文莲

（大同大学大同师范分校，山西 大同 037039）

基于Matlab的光学实验仿真研究

王文莲

（大同大学大同师范分校，山西 大同 037039）

光学实验在物理的学习当中非常重要，但非常复杂、抽象。如果采用Matlab图形用户界面来对其进行辅助，就会开发出一个方便、简单的光学实验仿真平台。基于Matlab的光学实验仿真还具有操作快捷、效率高等优点。笔者对此进行了分析，希望能为相关工作者提供参考依据。

Matlab；光学实验；仿真；系统

在大学的物理实验课程当中，光学实验是非常重要的一个部分［1-3］。教师可以采用基于Matlab的方式来进行光学实验仿真。Matlab技术能提高计算机技术，使数据更好的进行交互性的显示。采用这种技术来对光学实验进行辅助，非常简单，可以使整个界面直观［4-6］。

1 关于光学的原理

光学又称光学拍。当两个单色光波在震动的方向、震动的幅度、震动的频率相同的情况下，传输过程会产生叠加的现象，这就被称为光学。

一般合成波强度会随着位置以及时间而产生变化，其拍率达到了。它就是两叠加单色波频率的差。如果其频率非常高，和是一样的，那么w则大于。A的变化比较慢，而E的变化则非常快。

2 关于衍射的原理

衍射指的是光波在空气当中进行传播的方式。在传播时，一旦波面受到了限制，便会自动的跳过对自身产生限制的物体，直接的进入几何阴影。这样就可以产生衍射现象，整个屏幕当中出现光强分布不完整的现象。

衍射的规律可以用菲涅尔衍射积分来进行表示。

K是孔径的平面，E是观察的平面，d是衍射孔径平面o到观察平面PO之间的距离。是倾斜的元素，r是衍射孔径平面Q到观察平面p之间的距离。 x1、 y1是孔径的坐标。

得出r值后，可得衍射结果。一旦障碍物到光源的距离没有限度，合振幅分布：

3 基于Matlab的光学实验仿真

基于Matlab的光学实验仿真的程序：

第一是对图进行构思，对整个控件进行布局。第二是对每一个控件进行调整。

第三是对代码的设置。

小麦生产受到自然条件和人为因素的影响，主要包括品种、土壤、密度、施肥、排水、病虫草害、天气等7个方面[2]。品质优良、生长环境适宜、种植技术正确以及气候风调雨顺，有利于小麦生产。

3.1 双缝干涉实验的仿真设计

双缝距离用 S1、 S2表示，其为d。双缝到屏幕之间的距离用 ro来表示。光强分布：

先要对控件进行设置，显示实验示意图的是Axes1。其他的比如Axes2，显示的是干涉条纹，Axes3则显示的是干涉强度曲线。

3.2 光栅衍射实验的仿真设计

图1 光栅衍射实验示意图

缝数是N，缝宽是a，光栅常数是d，焦距是f，光波的长度为λ。光强分布：

需要调整的参数有a、N以及λ、d，输入了参数以后，可以对其进行比较。参数发生了改变，衍射的条纹也会发生一定的改变。也可以对其他的参数进行改变，可以更好的研究参数改变对衍射条纹产生的影响。

3.3 设计的流程

（1）添加控件。第一，要在MATLAB中找到命令界面，输入guide。最后再将对话框进行打开。第二，再找到Default，找到确认键，建立新的模板。

（2）对控件属性进行增添。在进行了上一步以后，可对控件属性进行增添。

（3）对M文件进行编辑。第一，要在工具栏中找到M-file Editor，对其进行点击。整个光学仿真的界面：

加载函数后，对上面的程序进行运行，设置物理量。开始运行后，即可得到仿真的结果。

4 总结与体会

光学实验仿真在各个行业和领域当中都得到了一定的应用。因为光学具有一定的复杂性，在计算的时候存在很大的难度，教师在上课的过程中可以采用基于Matlab的方式来对光学实验进行仿真，提高教学效率。

［1］王永瑛，张光明.用MATLAB制作二元傅里叶变换计算全息图［J］.商情，2010，（18）：23-23.

［2］陈小莉.MATLAB在光学实验中的应用［J］.安康师专学报，2003，15（2）：64-67.

［3］张萌，王菊霞，李芳菊等.基于JAVA和MATLAB的光学虚拟实验室的建立［J］.河南科学，2014，32（11）：2267-2269.

［4］冷雁冰.Matlab在《光学信息处理技术》课程中的应用［J］.现代交际：下半月，2013，（8）：188-188.

［5］吕波.基于Matlab的光学衍射仿真［J］.东华理工大学学报：自然科学版，2010，33（4）：363-368.

［6］陈小莉.MATLAB在光学实验中的应用［J］.安康师专学报，2003，15（2）：64-67.

The Research on Simulation of Optical Experiment Based on Matlab

WANG Wen-lian
（Datong Normal University，datong，Shanxi037039）

Optical experiment is very important in physics，but it is very complex and abstract.If you use the Matlab graphical user interface for assistance，it will develop a convenient and simple optical experiment simulation platform.The simulation of optical experiment based on Matlab has the advantages of fast operation，high efficiency and high efficiency，etc.The writer based on the analysis，hoping to provide reference for the relevant workers.

Matlab；Optical experiment；system

O43

A

10.3969/j.issn.1672-7304.2015.04.040

1672-7304（2015）04-0083-02

（责任编辑：黄 密）

王文莲（1978-），女，山西大同人，讲师，研究方向：大学物理教学。