基于matlab的衍射系统仿真.docx

工程光学综合性练习二题目： 基于matlab的衍射系统仿真综合练习大作业二一、要求3-4人组成小组，对下面给出的各题目利用Matlab等工具进行仿真。练习结束时每组提交一份报告及仿真程序。在报告中应注明各仿真结果所对应的参数，如屏与衍射屏间距、孔径形状尺寸等。二、仿真题目1. 改变观察屏与衍射屏间距，观察观察屏上发生的衍射逐渐由菲涅耳衍射转为夫琅和费衍射 1) 原理图：S点光源发出的波长lam=500纳米 S点发出光线经过单缝， 缝宽a； 单缝到衍射屏的距离L'2) Matlab代码clear;clcl=10;%l=input ('单缝到衍射屏的距离L=');a=0.2;%a=input('单缝的宽度(mm)a=');lam=500e-6;%lam=input('波长(nm)');x=-1:0.001:1;%接收屏边界y=x./sqrt(x.2+l2);z=a.*y/lam;I=1000*(sinc(z).2; %计算接受屏某点光强subplot(2,1,1)%绘制仿真图样及强度曲线image(2,x,I)colormap(gray(3)title('单缝衍射条纹')subplot(2,1,2)plot(x,I)title(光强分布)3)初始仿真图样（d=10）4)改变d之后的图样(d=1000)5) 变化规律根据衍射屏以及接受屏的相对位置不同，由此产生菲涅尔衍射和夫琅禾费衍射的区别，根据我们模拟的情况得到菲涅尔衍射和夫琅禾费衍射的明显不同是夫琅禾费衍射条件下：中央有一条特别明亮的亮条纹，其宽度是其他亮条纹的两倍；其他亮条纹的宽度相等，亮度逐渐下降。2. 改变孔径形状、尺寸，观察图样变化 1）原理图 矩孔衍射：透镜焦距：1000mm;照射光波长：500nm;孔高：a（mm）；孔宽：b（mm）；圆孔衍射：圆孔直径：r（mm）；照射光波长：500nm;照射光波长：500nm;2）matlab代码矩孔衍射：focallength=1000;lambda=500;a=2.0;b=2.0;resolution=64;center=(resolution)/2;A=zeros(resolution,resolution);for i=1:1:resolutionfor j=1:1:resolutionif abs(i-center)<a*10/2 & abs(j-center)<b*10/2A(j,i)=255;endendendE=ones(resolution,resolution);k=2*pi*10000/focallength/lambda;imag=sqrt(-1);for m=1:1:resolutionx=m-center;for n=1:1:resolutiony=n-center;C=ones(resolution,resolution);for i=1:1:resolutionp=i-center;for j=1:1:resolutionq=j-center;C(j,i)=A(j,i)*exp(-imag*k*(x*p+y*q);endendE(n,m)=sum(C(:);endendE=abs(E);I=E.2;I=I.(1/3);I=I.*255/max(max(I);L=I;I=I+256;CM=pink(255).(2/3);gray(255);Colormap(CM);edge=(resolution-1)/20;X,Y=meshgrid(-edge:0.1:edge);x=linspace(-edge,edge,resolution);y=linspace(-edge,edge,resolution);subplot(1,2,1);surf(x,y,L);axis(-edge,edge,-edge,edge,0,255);caxis(0,511);subplot(1,2,2);image(x,y,I);axis(-edge,edge,-edge,edge,0,511);view(2);axis square;圆孔衍射：clearlmda=500e-9; %波长r=1.2e-3; %f = 1; %焦距N = 19;K = linspace(-0.1,0.1,N) ;lmda1 = lmda* ( 1 + K) ;xm = 2000* lmda* f;xs = linspace(-xm,xm,2000) ;ys = xs;z0 = zeros( 2000) ;x,y= meshgrid( xs) ;for i = 1: 19s = 2*pi*r*sqrt(x.2 + y.2)./(lmda1( i) ) ;z = 4* ( besselj( 1,s)./( s + eps) ).2; %光强公式z0 = z0 + z;endz1 = z0 /19;subplot( 1,2,1)imshow( z1* 255) ; %平面图xlabel( 'x')ylabel( 'y')subplot( 1,2,2)mesh( x,y,z1) %三维图colormap(gray)xlabel( 'x')ylabel( 'y')zlabel( '光强')3）仿真图样：矩孔衍射：a=1，b=2a=2，b=2可知：矩孔在一个维度上展宽一定倍数将导致衍射图样在相同维度上缩短相同倍数，同时能量会更向中心亮斑集中。圆孔衍射：r=1.5r=1.2圆孔半径增大，衍射图样中的同心圆环半径相应变小，更集中，而能量则更向中心亮斑集中。进一步分析各种形状的衍射孔可得如下结论：1.衍射孔在哪些方向上有几条对称轴，则衍射图样亦在哪些方向上有几条对称轴；2.衍射孔的面积越小则衍射图样上的能量分布越分散，越大则能量越集中。3. 多缝的夫琅和费衍射，使用平行光照明，观察衍射图样随缝宽、缝距、缝数量的变化1) 原理图S点光源发出波长lam=500纳米经L1准直透镜产生平行光。缝宽 a缝距 d缝数量 N2) matlab代码 clearlam=500e-9; %定义波长lam=500纳米N=2; %单缝个数Na=2e-4; %缝宽af=5; %衍射屏距接受屏距离zd=5*a; %光栅常数dxm=1*lam*f/a;%接受屏边界y0=xm;n=1001;x0=linspace(-xm,xm,n);%构建接受屏矩阵for i= 1: n %计算接受屏上第i个点的光强sinphi=x0(i)/f;alpha=pi*a*sinphi/lam;beta=pi*d*sinphi/lam; %相位差2*bataB(i,:)=(sin(alpha)./alpha).2.*(sin(N*beta)./sin(beta).2;B1=B/max(B);endNC=255; %绘制衍射仿真图样及强度曲线Br=(B/max(B)*NC;subplot(1,2,1)image(y0,x0,Br);colormap( gray(NC) );subplot(1,2,2)plot(B1,x0);3) 初始仿真图样4) 改变参数后的仿真图样改变缝宽a a=0.0001 a=0.0003改变缝距d d=4*a d=6*a d=7*a缝数量N N=3 N=4 N=65) 变化规律根据仿真图样可以得出以下结论：改变缝宽a 增加缝宽a，亮纹间距减小；反之，亮纹间距增加。改变缝距d 增加缝距d，亮纹数量增加，亮纹间距减小；反之，亮纹数量减少，亮 纹间距增加。缝数量N 增加缝数量N，亮纹变的越细亮；反之，亮纹宽度增加。4. 多缝的夫琅和费衍射，使用平行光照明，观察衍射图样随点光源位置（光源上下移动）的变化1) 原理图与3.相同。（点光源S上下移动，即为准直透镜后平行光与衍射屏入射夹角的变化）2) matlab代码clearlam=500e-9; %定义波长lam=500纳米N=2; %单缝个数Na=2e-4; %缝宽af=5; %衍射屏距接受屏距离zd=5*a; %光栅常数dxm=1*lam*f/a;%接受屏边界r=0; %入射角ry0=xm;n=1001;x0=linspace(-xm,xm,n);%构建接受屏矩阵for i= 1: n %计算接受屏上第i个点的光强sinphi=x0(i)/f;alpha=pi*a*(sinphi-sin(r)/lam;beta=pi*d*(sinphi-sin(r)/lam; %相位差2*bataB(i,:)=(sin(alpha)./alpha).2.*(sin(N*beta)./sin(beta).2;B1=B/max(B);endNC=255; %绘制衍射仿真图样及强度曲线Br=(B/max(B)*NC;subplot(1,2,1)image(y0,x0,Br);colormap( gray(NC) );subplot(1,2,2)plot(B1,x0);3) 初始仿真图样4) 改变参数后的仿真图样（即增加入射角r） 5) 变化规律根据仿真图样可以得出以下结论：移动点光源位置，衍射条纹发生平行移动。具体规律为，点光源向上移动，则条纹向下平行移动，及条纹移动方向与点光源移动方向恰好相反。5. 多缝的夫琅和费衍射，使用扩展光源照明，前后、上下移动光源，观察衍射图样的变化 （1）原理图与4类似。（扩展光源即点光源无数个点光源移动后同时作用，产生的衍射图样的合成）（2）matlab 代码clearlam=500e-9; %定义波长lam=500nmN=2; %单缝个数Na=2e-4; %缝宽af=5; %后面的透镜焦距d=5*a; %光栅常d=5；xm=1*lam*f/a; %设定接受屏边界y0=xm;n=1001;x0=linspace(-xm,xm,n); %构建接受屏矩阵for i= 1: n %依次计算接受屏上的第i个点光强 for j=1:n %依次计算第j个入射点 r=pi*(j-501)/5000000; %各个入射点的角度不同 sinphi=x0(i)/f; alpha=pi*a*(sinphi-sin(r)/lam; beta=pi*d*(sinphi-sin(r)/lam; %相位差beta B(i,j)=(sin(alpha)./alpha).2.*(sin(N*beta)./sin(beta).2; end B2(i) = sum(B(i,:); %进行求和 B1=B2./max(B2);endNC=255; %绘制衍射仿真图样及强度曲线Br=B1'*NC;subplot(1,2,1)image(y0,x0,Br);colormap( gray(NC) );subplot(1,2,2)plot(B1,x0);（3）初始仿真图样初始的光源对L1透镜的张角为rad。（4）改变参数，即上下移动光源光源向上移动少许距离后的衍射图样。光源向下移动少许距离后的衍射图样。（5）变化规律由图样可知，当光源向上移动时，图样向下移动，光源向下移动时，图样向上移动。同时，可以知道，扩展光源的光强分布与点光源的有所不同，主要体现在清晰度的变化。三、感想这次大作业要求对课本上的衍射部分有更深层次的理解，通过仿真实验，对菲涅尔衍射和夫琅禾费衍射的特点的理解加深了，对不同衍射孔的夫琅禾费衍射图样特点有了更感性的认识，对光源与衍射图样的关系也有了更深刻的掌握，并进一步熟悉了Matlab在工程光学方面的强大的仿真功能，我们相信对我们以后的学习会有很大的助益。四、参考文献1光学衍射实验的MATLAB仿真A.1004-7077(2010)梁兰菊 田贵才 张裕仕 2基于MATLAB的夫琅和费衍射实验的计算机仿真.张志峰 苏玉玲 蒋逢春 3基于Matlab的光学衍射实验仿真.陈芳芳 钱淑珍 吴平辉毕业论文（设计）原创性声明本人所呈交的毕业论文（设计）是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文（设计）不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本论文（设计）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。 作者签名： 日期： 毕业论文（设计）授权使用说明本论文（设计）作者完全了解*学院有关保留、使用毕业论文（设计）的规定，学校有权保留论文（设计）并向相关部门送交论文（设计）的电子版和纸质版。有权将论文（设计）用于非赢利目的的少量复制并允许论文（设计）进入学校图书馆被查阅。学校可以公布论文（设计）的全部或部分内容。保密的论文（设计）在解密后适用本规定。   作者签名： 指导教师签名： 日期： 日期： 注 意 事 项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词 5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。4.文字、图表要求：1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印4）图表应绘制于无格子的页面上5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档5.装订顺序1）设计（论文）2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订3）其它1. 基于C8051F单片机直流电动机反馈控制系统的设计与研究2. 基于单片机的嵌入式Web服务器的研究 3. MOTOROLA单片机MC68HC（8）05PV8/A内嵌EEPROM的工艺和制程方法及对良率的影响研究 4. 基于模糊控制的电阻钎焊单片机温度控制系统的研制 5. 基于MCS-51系列单片机的通用控制模块的研究 6. 基于单片机实现的供暖系统最佳启停自校正（STR）调节器7. 单片机控制的二级倒立摆系统的研究8. 基于增强型51系列单片机的TCP/IP协议栈的实现 9. 基于单片机的蓄电池自动监测系统 10. 基于32位嵌入式单片机系统的图像采集与处理技术的研究11. 基于单片机的作物营养诊断专家系统的研究 12. 基于单片机的交流伺服电机运动控制系统研究与开发 13. 基于单片机的泵管内壁硬度测试仪的研制 14. 基于单片机的自动找平控制系统研究 15. 基于C8051F040单片机的嵌入式系统开发 16. 基于单片机的液压动力系统状态监测仪开发 17. 模糊Smith智能控制方法的研究及其单片机实现 18. 一种基于单片机的轴快流CO,2激光器的手持控制面板的研制 19. 基于双单片机冲床数控系统的研究 20. 基于CYGNAL单片机的在线间歇式浊度仪的研制 21. 基于单片机的喷油泵试验台控制器的研制 22. 基于单片机的软起动器的研究和设计 23. 基于单片机控制的高速快走丝电火花线切割机床短循环走丝方式研究 24. 基于单片机的机电产品控制系统开发 25. 基于PIC单片机的智能手机充电器 26. 基于单片机的实时内核设计及其应用研究 27. 基于单片机的远程抄表系统的设计与研究 28. 基于单片机的烟气二氧化硫浓度检测仪的研制 29. 基于微型光谱仪的单片机系统 30. 单片机系统软件构件开发的技术研究 31. 基于单片机的液体点滴速度自动检测仪的研制32. 基于单片机系统的多功能温度测量仪的研制 33. 基于PIC单片机的电能采集终端的设计和应用 34. 基于单片机的光纤光栅解调仪的研制 35. 气压式线性摩擦焊机单片机控制系统的研制 36. 基于单片机的数字磁通门传感器 37. 基于单片机的旋转变压器-数字转换器的研究 38. 基于单片机的光纤Bragg光栅解调系统的研究 39. 单片机控制的便携式多功能乳腺治疗仪的研制 40. 基于C8051F020单片机的多生理信号检测仪 41. 基于单片机的电机运动控制系统设计 42. Pico专用单片机核的可测性设计研究 43. 基于MCS-51单片机的热量计 44. 基于双单片机的智能遥测微型气象站 45. MCS-51单片机构建机器人的实践研究 46. 基于单片机的轮轨力检测 47. 基于单片机的GPS定位仪的研究与实现 48. 基于单片机的电液伺服控制系统 49. 用于单片机系统的MMC卡文件系统研制 50. 基于单片机的时控和计数系统性能优化的研究 51. 基于单片机和CPLD的粗光栅位移测量系统研究 52. 单片机控制的后备式方波UPS 53. 提升高职学生单片机应用能力的探究 54. 基于单片机控制的自动低频减载装置研究 55. 基于单片机控制的水下焊接电源的研究 56. 基于单片机的多通道数据采集系统 57. 基于uPSD3234单片机的氚表面污染测量仪的研制 58. 基于单片机的红外测油仪的研究 59. 96系列单片机仿真器研究与设计 60. 基于单片机的单晶金刚石刀具刃磨设备的数控改造 61. 基于单片机的温度智能控制系统的设计与实现 62. 基于MSP430单片机的电梯门机控制器的研制 63. 基于单片机的气体测漏仪的研究 64. 基于三菱M16C/6N系列单片机的CAN/USB协议转换器 65. 基于单片机和DSP的变压器油色谱在线监测技术研究 66. 基于单片机的膛壁温度报警系统设计 67. 基于AVR单片机的低压无功补偿控制器的设计 68. 基于单片机船舶电力推进电机监测系统 69. 基于单片机网络的振动信号的采集系统 70. 基于单片机的大容量数据存储技术的应用研究 71. 基于单片机的叠图机研究与教学方法实践 72. 基于单片机嵌入式Web服务器技术的研究及实现 73. 基于AT89S52单片机的通用数据采集系统 74. 基于单片机的多道脉冲幅度分析仪研究 75. 机器人旋转电弧传感角焊缝跟踪单片机控制系统 76. 基于单片机的控制系统在PLC虚拟教学实验中的应用研究77. 基于单片机系统的网络通信研究与应用 78. 基于PIC16F877单片机的莫尔斯码自动译码系统设计与研究79. 基于单片机的模糊控制器在工业电阻炉上的应用研究 80. 基于双单片机冲床数控系统的研究与开发 81. 基于Cygnal单片机的C/OS-的研究82. 基于单片机的一体化智能差示扫描量热仪系统研究 83. 基于TCP/IP协议的单片机与Internet互联的研究与实现 84. 变频调速液压电梯单片机控制器的研究 85. 基于单片机-免疫计数器自动换样功能的研究与实现 86. 基于单片机的倒立摆控制系统设计与实现 87. 单片机嵌入式以太网防盗报警系统 88. 基于51单片机的嵌入式Internet系统的设计与实现 89. 单片机监测系统在挤压机上的应用 90. MSP430单片机在智能水表系统上的研究与应用 91. 基于单片机的嵌入式系统中TCP/IP协议栈的实现与应用92. 单片机在高楼恒压供水系统中的应用 93. 基于ATmega16单片机的流量控制器的开发 94. 基于MSP430单片机的远程抄表系统及智能网络水表的设计95. 基于MSP430单片机具有数据存储与回放功能的嵌入式电子血压计的设计 96. 基于单片机的氨分解率检测系统的研究与开发 97. 锅炉的单片机控制系统 98. 基于单片机控制的电磁振动式播种控制系统的设计 99. 基于单片机技术的WDR-01型聚氨酯导热系数测试仪的研制 100. 一种RISC结构8位单片机的设计与实现 101. 基于单片机的公寓用电智能管理系统设计 102. 基于单片机的温度测控系统在温室大棚中的设计与实现103. 基于MSP430单片机的数字化超声电源的研制 104. 基于ADC841单片机的防爆软起动综合控制器的研究105. 基于单片机控制的井下低爆综合保护系统的设计 106. 基于单片机的空调器故障诊断系统的设计研究 107. 单片机实现的寻呼机编码器 108. 单片机实现的鲁棒MRACS及其在液压系统中的应用研究 109. 自适应控制的单片机实现方法及基上隅角瓦斯积聚处理中的应用研究110. 基于单片机的锅炉智能控制器的设计与研究 111. 超精密机床床身隔振的单片机主动控制 112. PIC单片机在空调中的应用 113. 单片机控制力矩加载控制系统的研究 项目论证，项目可行性研究报告，可行性研究报告，项目推广，项目研究报告，项目设计，项目建议书，项目可研报告，本文档支持完整下载，支持任意编辑！选择我们，选择成功！项目论证，项目可行性研究报告，可行性研究报告，项目推广，项目研究报告，项目设计，项目建议书，项目可研报告，本文档支持完整下载，支持任意编辑！选择我们，选择成功！单片机论文，毕业设计，毕业论文，单片机设计，硕士论文，研究生论文，单片机研究论文，单片机设计论文，优秀毕业论文，毕业论文设计，毕业过关论文，毕业设计，毕业设计说明，毕业论文，单片机论文，基于单片机论文，毕业论文终稿，毕业论文初稿，本文档支持完整下载，支持任意编辑！本文档全网独一无二，放心使用，下载这篇文档，定会成功！