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在波动光学实验中,Matlab提供了强大的数值计算和可视化能力,能够精确模拟各种光学现象。通过建立数学模型和算法实现,可以直观展现光波的传播特性。
小孔衍射模拟通常基于惠更斯-菲涅尔原理,通过计算次波叠加来重建衍射图样。单缝衍射则需考虑狭缝宽度对光波相位的调制作用,典型的模拟会显示中央亮纹和对称分布的衍射条纹。双缝衍射现象会叠加单缝衍射因子和双缝干涉因子,形成特征性的条纹包络。
分振幅干涉(如迈克尔逊干涉仪)的模拟需要追踪光程差变化,通过计算两束光的相位差来生成干涉图样。分波面干涉(如杨氏双缝)则关注波前分割后产生的相干光源。多光路干涉需要考虑更复杂的光程计算和振幅叠加,典型应用如法布里-珀罗干涉仪。
这些模拟不仅有助于理解光学原理,还能预测实验条件变化对结果的影响,例如改变波长、缝宽或光源距离时衍射/干涉图样的响应规律。Matlab的矩阵运算特性特别适合处理这类波动方程的离散化计算。