基于MATLAB的波动光学干涉模型仿真与可视化分析系统

资 源 简 介

本项目借助MATLAB实现光的干涉现象高精度数值模拟，支持双缝及多光束干涉动态仿真。用户可自定义光源参数与实验配置，实时观察干涉图样变化，适用于光学教学与科研分析。

详 情 说 明

基于波动光学理论的干涉模型仿真与可视化分析系统

项目介绍

本项目是一个基于波动光学理论的干涉现象全流程仿真与分析系统。系统通过严格的数值计算方法，实现了从基础双缝干涉到复杂多光束干涉的高精度模拟。核心算法基于惠更斯-菲涅耳原理的离散化实现，结合矩阵运算优化和快速傅里叶变换加速技术，能够高效生成干涉场分布并进行深入的物理特征分析。系统提供交互式图形界面，支持参数实时调节和结果可视化，适用于光学教学、科研实验和工程设计等多个领域。

功能特性

• 双缝干涉动态仿真：支持光源参数（波长、振幅）和实验配置（缝宽、缝距）的可调节动态仿真
• 多光束干涉分析：可模拟法布里-珀罗干涉仪等复杂多光束干涉系统
• 干涉图样实时可视化：生成二维伪彩色干涉图和三维带光照效果的强度分布曲面
• 干涉条纹特征分析：自动计算条纹间距、对比度等关键物理参数，生成分析报告
• 参数影响研究模块：支持参数扫描分析，研究不同因素对干涉图样的影响规律
• 高性能计算优化：采用矩阵运算和FFT加速算法，确保大规模计算的效率和精度

使用方法

1. 启动系统：运行主程序文件进入图形用户界面
2. 参数设置：在界面中输入光源参数（波长400-700nm、振幅、相位）、干涉装置参数（缝距0.1-2mm、缝宽0.01-0.2mm、屏距1-5m）和仿真设置（采样点数512-2048）
3. 执行仿真：点击运行按钮开始干涉场计算，实时显示计算进度
4. 结果查看：在可视化窗口查看二维/三维干涉图样，分析模块自动生成条纹特征报告
5. 参数分析：使用参数扫描功能研究特定参数对干涉效果的影响，生成敏感性分析图表
6. 数据导出：支持将数值数据、图像和动画文件导出保存

系统要求

• 操作系统：Windows 10/11 或 Linux Ubuntu 18.04+
• 内存：最低8GB，推荐16GB以上（用于大尺度仿真计算）
• 处理器：Intel i5 或同等性能以上CPU
• 软件环境：MATLAB R2020a 或更新版本
• 存储空间：至少2GB可用磁盘空间
• 图形显示：支持OpenGL的显卡，分辨率1920×1080以上

文件说明

主程序文件整合了系统的核心功能模块，包括图形用户界面的初始化与事件响应处理、干涉计算引擎的调度执行、多种可视化模式的切换控制以及数据分析报告的生成输出。具体实现了参数输入验证与预处理、基于波动光学的干涉场数值解算、实时动态显示更新机制、条纹特征自动提取算法以及结果数据的多格式导出功能。