模拟透镜的光线追迹

资 源 简 介

模拟透镜的光线追迹

详 情 说 明

光线追迹是光学系统中分析光路传播的重要方法，通过计算光线与光学表面的相互作用来预测系统性能。在MATLAB中实现透镜的光线追迹模拟，主要涉及以下几个关键环节：

首先需要建立光学面型的数学模型。常见的球面透镜可使用曲率半径参数描述，而非球面则需要更复杂的高次项多项式。程序通过调整这些几何参数，可以灵活模拟凸透镜、凹透镜甚至自由曲面透镜。

光线传播计算采用矩阵光学方法。每个光学表面对应一个变换矩阵，包含折射和平移两个基本操作。当光线穿过透镜时，程序会依次应用这些矩阵运算，追踪光线在三维空间中的轨迹变化。

聚焦性能分析是模拟的核心输出。程序会记录主光线和边缘光线的传播路径，计算像平面上的光斑尺寸和位置，进而得到透镜的焦距和像差特性。通过参数扫描功能，可以直观观察不同曲率、厚度对成像质量的影响。

这种模拟工具特别适用于光学系统的快速原型验证，相比商业光学软件更便于教学演示和算法开发。用户只需修改输入参数，就能立即看到不同面型透镜对平行光、点光源等各类光束的变换效果。