MATLAB双凸透镜光学成像与圆孔衍射仿真系统

资 源 简 介

本项目基于MATLAB实现双凸透镜组的光学成像模拟和单圆孔衍射分析。支持透镜曲率半径、折射率等参数自定义，可动态模拟成像路径及衍射图样，适用于光学教学与实验分析。

详 情 说 明

双凸透镜光学成像与圆孔衍射综合仿真系统

项目介绍

本项目是一个基于MATLAB的光学仿真系统，集成了双凸透镜组的光学成像模拟与单圆孔衍射效应分析两大功能。系统运用光线追迹算法精确模拟光线的传播路径，并结合菲涅尔衍射积分理论计算衍射场分布。通过图形用户界面提供直观的交互式操作，支持参数实时调整与结果可视化，适用于光学教学、实验辅助及光学系统初步设计。

功能特性

• 综合光学仿真：同时支持透镜成像光路模拟与圆孔衍射图样计算。
• 参数自定义：允许用户灵活设置透镜的曲率半径、厚度、折射率、孔径，以及物距、光源类型、光波长和圆孔直径等参数。
• 实时交互显示：图形界面实时更新光路图、像距、放大率等成像结果，以及衍射强度分布图像和三维光强曲面。
• 定量分析输出：提供像距计算、放大率、成像误差分析以及衍射中央亮斑尺寸等关键数值结果。

使用方法

1. 启动系统：在MATLAB环境中运行主程序文件，系统图形界面将自动打开。
2. 设置成像参数：

- 在界面相应输入框内填写两个透镜的曲率半径、厚度、折射率及孔径。 - 设定物体与第一透镜的距离（物距）。 - 选择光源类型（点光源或平行光源）并设置光的波长。

1. 设置衍射参数（如需进行衍射仿真）：

- 输入圆孔直径和用于衍射计算的单色光波长。

1. 运行仿真：点击“运行”或相应计算按钮，系统将开始计算并显示光学成像光路图和/或圆孔衍射图样。
2. 查看结果：在主窗口查看生成的光路图、衍射强度分布图、三维光强曲面以及数值计算结果。
3. 交互调整：修改参数后，仿真结果将自动刷新，便于用户观察参数变化对光学现象的影响。

系统要求

• 操作系统：Windows / Linux / macOS
• 软件环境：MATLAB R2018a 或更高版本
• 必要工具箱：MATLAB GUI 组件、图像处理工具箱（用于高级图像显示）

文件说明

主程序文件承载了系统的核心逻辑与界面交互，其主要功能包括：初始化图形用户界面并布置各类控件；响应用户输入操作，获取并验证透镜、光源及圆孔的物性参数；调用内部的光线追迹算法完成透镜组的成像路径模拟；基于菲涅尔衍射积分计算圆孔后的光场分布；动态绘制并更新光路示意图、衍射强度二维图像及三维曲面；执行成像位置的数值计算与误差分析，并将关键结果输出至界面显示区域。