MATLAB夫琅和费衍射仿真分析系统（矩形孔与圆形孔衍射计算）

资 源 简 介

本MATLAB项目实现矩形孔和圆形孔的夫琅和费衍射计算与可视化。系统可生成衍射光强分布图、相位分布图，支持参数自定义调整，适用于光学教学和衍射现象研究。

详 情 说 明

夫琅和费衍射仿真分析系统

项目介绍

本项目实现了一个专业的夫琅和费衍射仿真分析系统，专门用于计算和可视化矩形孔与圆形孔两种典型孔径的衍射现象。系统基于物理光学理论，采用高效的数值计算方法，提供精确的衍射场分析和丰富的可视化输出。

功能特性

• 双模态衍射计算：支持矩形孔和圆形孔两种基本孔径的夫琅和费衍射分析
• 先进数值算法：矩形孔采用快速傅里叶变换（FFT）算法，圆孔基于贝塞尔函数数值解法
• 多维度可视化：提供二维衍射图样、相位分布、三维衍射模式及径向/横向光强曲线
• 物理参数分析：自动计算并输出中央亮斑尺寸、第一极小位置等关键特征参数
• 灵活参数设置：支持自定义光学参数、孔径尺寸和采样设置

使用方法

基本配置

1. 光学参数设置：输入光波波长（nm）和传播距离（m）
2. 孔径参数选择：

- 矩形孔：设置宽度和高度（mm） - 圆形孔：设置直径（mm）

1. 采样配置：定义计算网格点数（N×N）和计算区域大小
2. 显示选项：选择是否显示相位分布图、生成三维视图等

运行流程

系统启动后，根据选择的孔径类型自动调用相应计算模块，生成衍射图样并显示分析结果。用户可通过交互界面调整参数并实时观察衍射效果变化。

系统要求

• 操作系统：Windows/Linux/macOS
• 软件环境：MATLAB R2018b 或更高版本
• 必要工具箱：Image Processing Toolbox, Signal Processing Toolbox
• 硬件建议：4GB以上内存，支持OpenGL的显卡

文件说明

主程序文件集成了系统的核心功能架构，实现了参数输入界面管理、衍射计算引擎调度以及结果可视化输出三大主要模块。具体包含用户交互参数收集、光学衍射物理模型计算、基于FFT和贝塞尔函数的数值算法实现、多维数据可视化渲染以及衍射特征参数自动分析等核心能力。