基于MATLAB的光学现象仿真与可视化系统

资 源 简 介

该MATLAB项目提供全面的光学仿真功能，可实现反射/折射的路径模拟、牛顿环干涉条纹生成及杨氏双缝干涉光强分布分析，支持参数调节与动态可视化，适用于物理教学与光学研究。

详 情 说 明

光学现象仿真与可视化系统

项目介绍

本项目是一个基于MATLAB构建的多功能光学仿真平台，旨在通过物理建模与动态可视化技术，模拟和展示常见的光学现象。系统融合了几何光学与波动光学理论，为光学教学、实验预习及相关研究提供直观、交互的数值实验环境。

功能特性

• 多现象仿真：支持反射/折射路径模拟、牛顿环干涉、杨氏双缝（及多缝）干涉等多种光学现象。
• 物理定律验证：内置斯涅尔定律（折射定律）验证，可精确计算射线路径。
• 参数可调交互：提供图形化界面，用户可通过滑块、输入框等控件实时调整光学参数（如折射率、波长、几何尺寸等），并即时观察效果变化。
• 动态可视化：实时生成光学路径图、波面传播动画以及干涉条纹的光强分布图（支持灰度与伪彩色显示）。
• 数据输出与分析：支持将仿真数据（光强矩阵、参数设置）导出为 .mat 文件，并可提取干涉条纹的极值位置坐标用于定量分析。

使用方法

1. 启动系统：在MATLAB环境中运行主程序文件。
2. 选择现象：在界面中选择需要仿真的光学现象类型（如“反射折射”、“牛顿环”、“双缝干涉”）。
3. 设置参数：

- 对于反射/折射：设置两侧介质折射率 n1, n2 和入射角（角度制）。 - 对于牛顿环：设置光波波长（纳米）、透镜曲率半径（毫米）。 - 对于双缝干涉：设置波长（纳米）、双缝间距（微米）、屏与缝的距离（米）。

1. 实时观察：参数修改后，系统将自动重新计算并刷新显示结果图像。
2. 导出数据：可通过界面按钮将当前仿真结果的光强数据及参数保存至文件。

系统要求

• 软件环境：MATLAB R2018b 或更高版本。
• 必要工具箱：需要 MATLAB 的 GUI 组件及基本绘图功能支持（通常为标准配置）。

文件说明

主程序文件整合了系统的核心功能，包括图形用户界面的构建与布局、各类交互控件的回调函数定义、三种光学现象的仿真计算算法（基于射线追迹的反射折射路径生成、基于等厚干涉原理的牛顿环光强模拟、基于复振幅叠加的多缝干涉图样计算），以及仿真结果的动态可视化渲染与数据导出功能的实现。