MATLAB进行等倾干涉动态模拟仿真

5.使用MATLAB进行等倾干涉动态模拟仿真 5.1. 界面设计

GUI界面设计[6]主要包括以下几个步骤：

第一步构思草图，编排控件的布局。打开MATLAB程序，在FILE菜单中选择NEW GUI，打开guide设计界面模板，界面模板左边的各个控件可以直接用鼠标拖到编辑框。

第二步设置各控件的属性。如设置各个控件的标识（Tag），字体等。 第三步各个控件代码的设计。关键是OpeningFcn(初始界面函数)和控件的CallBack（回调函数）代码的设计。初始界面函数即设定各参数的初始值，可根据实际情况设定。回调函数是核心，是对界面控件触发时的事件响应函数。 根据需要，等倾干涉条纹的动态模拟图形用户界面使用了2个按钮（Push Button），标识为绘图和退出，用鼠标点击任一项目，则会执行相应的功能；4个静态文本框（Static Text）用于输入波长，厚度及各自的单位；2个滑动条（Slider），用鼠标拖动相应的滑动条就可以改变波长和厚度的大小；1个坐标轴对象（Axes）用于显示仿真结果。界面如图4。

图 4 仿真界面

5.2 演示控件的回调函数

演示控件的功能是通过其回调程序来实现的，用户界面设计完成之后，选中控件用鼠标双击，在弹出的菜单中选择Viewbacks,在其子菜单中选择CallBack，就可以进入回调程序编辑器中，在编辑器中编写控件代码，使图形界面完成约定的功能。

演示控件的回调函数代码为：

lambda=get(handles.slider1,'value'); d=get(handles.slider2,'value'); f=200; n=1; N=300; xmax=10; ymax=10;

x=linspace(-xmax,xmax,N); y=linspace(-ymax,ymax,N); for i=1:N for j=1:N

r(i,j)=sqrt(x(i)^2+y(j)^2);

B(i,j)=cos(pi*(2*n*d*cos(asin(n*sin(atan(r(i,j)/f)))))/lambda).^2;

end end

NCLevels=255; Br=4*B*NCLevels;

colormap(gray(NCLevels)); image(x,y,Br); axes(handles.axes1)

5.3改变参数对比相邻亮条纹间距变化规律

用户通过调节平台的滑动条，分别改变入射波长，厚度影响等倾干涉的两个参数，可以分别得到不同的干涉图样。

5.3.1 改变入射波长

图6 厚度d=0.0049405mm不变，波长为?=0.00045mm时，等倾干涉图

图7 厚度d=0.0049405mm不变，波长为?=0.0005mm时，等倾干涉图

图8 厚度d=0.0049405mm不变，波长为?=0.0006mm时，等倾干涉图

条纹变化特征：从图6到图8的调节过程中，随着参数?的增加，相邻的亮条纹之间的距离越来越大。 5.3.2 改变薄膜厚度

图9厚度为d=0.6mm波长，为?=0.0005mm时，等倾干涉图

图10 厚度为d=0.7mm，波长为?=0.0005mm时，等倾干涉图

图11厚度为d=0.8mm，波长为?=0.0005mm时，等倾干涉图

从图中可以看出条纹变化特征：薄膜的厚度d越大，即相邻的亮条纹之间的距离越小，条纹越密，越不易辨认。

6 结束语

在光学领域里，计算机仿真技术也在发挥着越来越重要的作用，特别是在光学教学过程中，对光学现象的理解离不开光学实验。本文对等倾干涉实验理论进行了分析，应用MATLAB指令，采用计算机模拟仿真技术对其干涉条纹进行了模拟仿真，得到了光学实验的仿真图像。利用matlab来开发光学信息处理实验仿真系统，提高了实验的效率，快速实现研究中的新构想，这为光学的理论分析与实验提供了方便，并为相关课件设计提供了新的途径。因此，推广应用类似于matlab这样功能强大的编程软件来进行仿真实验的开发，将给教学和科研带来便利。

参考文献

[1] 张平.matlab基础与应用简明教程[M].电子工业出版社.2001

[2] 曲伟娟.基于Matlab的光学实验仿真[J].西北工业大学学报，2004，21(3)：21-24. [3] 姚启均.光学教程[M].北京：高等教育出版社,2002.

[4] 谢谦.关于等倾干涉的讨论[J].商洛师范专科学校学报，2002，16(2)：71-73. [5] 张智星.Matlab程序设计与应用[M].电子工业出版社,2001.

[6] 李季军.matlab GUI在光学仿真中的应用[J]通化师范学院学报,2012 31（2）:52-54.

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/35vg.html