模拟波动光光学的实验现象

资 源 简 介

模拟波动光光学的实验现象

详 情 说 明

波动光学的实验现象演示是理解光波性质的重要手段。通过MATLAB进行数值模拟，可以直观展示各类衍射和干涉效应的生成机制，无需依赖实体光学设备即可完成教学演示和原理验证。

核心模拟场景可分为衍射和干涉两大类：

衍射现象模拟 小孔衍射：通过构建圆形孔径函数，模拟点光源通过不同直径小孔后形成的Airy斑图案，展示孔径尺寸与衍射环间距的反比关系。 单缝衍射：采用矩形函数模拟狭缝，演示衍射条纹强度分布与缝宽的定量关系，可观察到中央明纹宽度随缝宽减小而增大的特征。 双缝衍射：需叠加两个相邻狭缝的衍射场和干涉项，结果同时包含干涉条纹的等间距特征和衍射包络的调制效应。

干涉现象构建 分波面干涉（如杨氏双缝）：通过计算两相干次级波源的光程差，生成明暗相间的等宽直条纹，反映波前分割的干涉特性。 分振幅干涉（如薄膜干涉）：需引入反射率系数和多次反射光叠加，模拟等倾/等厚干涉的同心圆环或牛顿环现象。 多光路干涉（如迈克尔逊干涉仪）：构建复数个相干光路的相位累积模型，演示光程差变化导致的条纹移动与吞吐效应。

实现要点： 基于惠更斯-菲涅尔原理进行波前离散化计算 采用快速傅里叶变换（FFT）加速衍射积分运算 对于干涉场景需严格保持各路径光的相干性条件 通过调整参数（如波长、缝间距、介质折射率）实时观察模式变化

此类仿真不仅适用于教学演示，还可为光学系统设计提供预研支持，例如分析器件公差对成像质量的影响。通过参数化建模，能够快速验证各类波动光学理论的预期现象。