基于MATLAB的工程光学现象动态仿真平台

资 源 简 介

本项目利用MATLAB实现工程光学现象的计算机仿真与可视化，重点模拟光的衍射（单缝、多缝、圆孔）和全息成像过程。支持用户交互调整光源参数和几何参数，提供直观的动态演示效果。

详 情 说 明

基于MATLAB的工程光学现象可视化仿真平台

项目介绍

本项目是一个基于MATLAB开发的工程光学现象计算机仿真平台，专注于实现常见光学效应的动态可视化。平台采用数值计算方法，对光的衍射现象（包括单缝、多缝和圆孔衍射）以及全息成像的记录与重建过程进行高精度仿真。通过提供友好的交互式图形界面，用户可灵活调节各类光学参数，实时观察物理现象的变化规律，并获得定量分析数据，为光学教学、实验预研和工程分析提供有效工具。

功能特性

• 衍射现象仿真：精确模拟单缝衍射、多缝（双缝）干涉衍射以及圆孔衍射（艾里斑）现象，动态显示光强分布图（二维灰度图与三维分布图）。
• 全息成像模拟：完整实现光学全息的记录过程（模拟物光与参考光干涉）和数字重建过程（基于角谱理论或傅里叶变换方法），支持导入自定义图像作为物光信息。
• 交互式参数调整：提供图形化控件，允许用户实时调整光源（波长、强度）、衍射结构（缝宽、间距、孔径）及观测条件（距离、采样点数）等参数。
• 定量数据分析：自动提取衍射图样的关键特征参数（如半角宽度、条纹间距），并对全息重建图像进行质量评估（如计算PSNR值）。
• 多样化输出支持：仿真结果可实时可视化，并支持将光强分布数据、衍射场复振幅数据以及分析报告导出为常用格式（.csv, .mat）以供进一步处理。

使用方法

1. 启动平台：在MATLAB环境中，运行主程序文件以启动图形用户界面。
2. 选择仿真模式：在界面中选择欲仿真的光学现象（如“单缝衍射”或“全息成像”）。
3. 设置参数：在相应的参数面板中输入或通过滑块调整各项参数。对于全息成像，可导入外部图像作为物体。
4. 运行仿真：点击“运行”或“仿真”按钮，平台将进行计算并在主显示区域动态更新可视化结果。
5. 查看与分析结果：观察生成的衍射图样或全息重建图像。利用平台内置工具查看特征参数或图像质量指标。
6. 导出数据：如需保存数据或图像，使用界面上的导出功能将结果保存至指定路径。

系统要求

• MATLAB版本：推荐使用 MATLAB R2018b 或更高版本。
• 必要工具箱：确保安装以下工具箱：

* Image Processing Toolbox

• 硬件建议：为保证较大采样点数下仿真的流畅性，建议计算机配备足够的内存（8GB及以上）。

文件说明

主程序文件整合了平台的核心功能，主要负责图形用户界面的生成与布局、定义各类用户交互控件（如按钮、滑块、输入框）的回调函数、根据用户输入参数调用相应的光学计算模块（如衍射计算、全息重建算法），并对计算结果进行可视化渲染与数据导出管理。