高等光学仿真matlab版pdf

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基于Matlab的光学干涉现象仿真

标签:文库时间:2025-02-14
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基于Matlab的光学干涉现象仿真

【摘 要】为了提高光学课程教学效果,采用Matlab编程对光学现象进行模拟仿真。文中以等倾干涉为例,实现了对其干涉条纹和光强分布的模拟演示,实验结果表明:该方法直观形象地展示了光学过程,有利于学生更好地理解相关物理概念,为教学内容和教学手段提供了一条新思路。

【关键词】光学;干涉;Matlab;仿真

0 引言

光学是大学物理学专业的一门重要基础课程,其中光的干涉既是光学的重要内容,也是教学的难点,由于该部分概念繁多、内容抽象、对实验依赖性大,学生对相关光学图像和物理规律的理解有一定困难,直接影响了学生的学习效果和兴趣[1-5]。当然,可以通过改善实验条件来加强教学效果,但是传统的实验长期受到各种条件的限制,如光学仪器价格昂贵,精确度要求较高,对环境要求苛刻,操作难度大等,学校往往无法实现人均一台,同时传统实验还受到实验场地和时间安排的限制。因此,如何在有限的教学课堂内,培养学生学习光学课程的兴趣,使学生全面深入理解光学规律,并形成直观的物理图像,是光学教学中的难题。

近年来随着信息技术的快速发展和广泛应用,为上述问题的解决提供了可能,各类CAI软件应运而生,给光学研究和教学带来了极大的方便,然而笔者

基于Matlab的光学干涉现象仿真

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基于Matlab的光学干涉现象仿真

【摘 要】为了提高光学课程教学效果,采用Matlab编程对光学现象进行模拟仿真。文中以等倾干涉为例,实现了对其干涉条纹和光强分布的模拟演示,实验结果表明:该方法直观形象地展示了光学过程,有利于学生更好地理解相关物理概念,为教学内容和教学手段提供了一条新思路。

【关键词】光学;干涉;Matlab;仿真

0 引言

光学是大学物理学专业的一门重要基础课程,其中光的干涉既是光学的重要内容,也是教学的难点,由于该部分概念繁多、内容抽象、对实验依赖性大,学生对相关光学图像和物理规律的理解有一定困难,直接影响了学生的学习效果和兴趣[1-5]。当然,可以通过改善实验条件来加强教学效果,但是传统的实验长期受到各种条件的限制,如光学仪器价格昂贵,精确度要求较高,对环境要求苛刻,操作难度大等,学校往往无法实现人均一台,同时传统实验还受到实验场地和时间安排的限制。因此,如何在有限的教学课堂内,培养学生学习光学课程的兴趣,使学生全面深入理解光学规律,并形成直观的物理图像,是光学教学中的难题。

近年来随着信息技术的快速发展和广泛应用,为上述问题的解决提供了可能,各类CAI软件应运而生,给光学研究和教学带来了极大的方便,然而笔者

高等光学

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第一章

1-1试分别解释麦克斯韦方程组(积分式和微分式)中各个表达式的物理意义。

解:?E?dl?????B?d? ①

??t ??E???B?t ② 上式是法拉第电磁感应定律的推广。①式的意义在于磁场能够产生环形的电场。微分式②的意义是电场强度矢量的旋度等于磁感应强度随时间的变化率。

?H?dl?I????D?t?d? ③

??H?j??D?t ④

上式是安培环路定律的推广。积分形式③表明变化的电场产生环形的磁场。微分式④的意义是磁场强度之旋度等于引起该磁场的传导电流密度和位移电流密度之和。

??D?d???????dv?Q ⑤

? ??D?? ⑥

上式是电场高斯定理的推广。积分形式⑤的意义是穿过闭合曲面的电位移通量等于该曲面所包围空间体积内的自由电荷的代数和。微分形式⑥的意义是电位移矢量的散度等于同一处的自由电荷密度。也说明了电场是有源场。

??B?d??0 ⑦

? ??B?0

高等光学习题

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高等光学思考题和习题

一、光的电磁理论、傅里叶分析 (一)思考题

1.1.指出周期函数和非周期函数的频谱有何区别,实函数和偶函数

的频谱有何特点,原函数的有效宽度和频带宽度之间的关系。 1.2. 光场按线性系统的本征函数展开的物理意义及其好处?分别

写出坐标算子x和梯度算子-i?的本征解和正交性(分连续和分立两种情形)。

1.3. 光场用复数表示的好处及其适用条件?

1.4. 解释空间频率、角谱以及光场用平面波角谱展开的物理意

义。如何理解衰逝波(非均匀平面波)和全反射的古斯-汉欣位移?

1.5. 平面波的波矢k是复数时表示何物理意义? 在什么情况下k是复数?

1.6.如何理解点源含有最丰富的信息,平面波不带任何信息? (二)习题:

1.1.证明平面波的平均能流密度为

1????S??Re(E0(r)2???H0(r)]

1

式中E0(r)和H0(r)分别是电矢量和磁矢量的振幅。 1.2.求准单色波列的频谱. 1.3.求准单色光振动

f(t)?Aexp[?(t?t0)2?2]exp[j(2??0t??0)]

的频谱分布。

1.4.证明近轴近似下的球面波的空间频谱

F.T{exp[jk222(x?y2)]}?j?zexp[?j??z(fx?fy)]

高等光学习题

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高等光学思考题和习题

一、光的电磁理论、傅里叶分析 (一)思考题

1.1.指出周期函数和非周期函数的频谱有何区别,实函数和偶函数

的频谱有何特点,原函数的有效宽度和频带宽度之间的关系。 1.2. 光场按线性系统的本征函数展开的物理意义及其好处?分别

写出坐标算子x和梯度算子-i?的本征解和正交性(分连续和分立两种情形)。

1.3. 光场用复数表示的好处及其适用条件?

1.4. 解释空间频率、角谱以及光场用平面波角谱展开的物理意

义。如何理解衰逝波(非均匀平面波)和全反射的古斯-汉欣位移?

1.5. 平面波的波矢k是复数时表示何物理意义? 在什么情况下k是复数?

1.6.如何理解点源含有最丰富的信息,平面波不带任何信息? (二)习题:

1.1.证明平面波的平均能流密度为

1????S??Re(E0(r)2???H0(r)]

1

式中E0(r)和H0(r)分别是电矢量和磁矢量的振幅。 1.2.求准单色波列的频谱. 1.3.求准单色光振动

f(t)?Aexp[?(t?t0)2?2]exp[j(2??0t??0)]

的频谱分布。

1.4.证明近轴近似下的球面波的空间频谱

F.T{exp[jk222(x?y2)]}?j?zexp[?j??z(fx?fy)]

高等光学6章 - 图文

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第六章 光学成像系统的传递函数

由衍射理论知道,即使一个没有像差的完善的透镜或光学系统,也得不到理想的几何像,而是一个由孔径决定的衍射光斑。衍射斑的存在影响光学系统分辨物体细节的能力。对于有像差存在的实际光学系统,还因为像差的存在而影响衍射斑中光能的分布,从而降低了光学系统的成像质量。在常用的评价成像质量的方法中,如星点法是通过研究一个点物的衍射图形来判断像差的大小;分辨率法是用一个具有一定空间分布的鉴别率板作为物体来判断成像的好坏。这些方法都存在一定的局限性。

实际的物体是有复杂的光强分布或振幅分布的,可以看作一个包含有各种空间频率的复杂光栅。按照阿贝成像理论,一个只受衍射限制而无像差的理想光学系统,因为物体的频谱中的高频部分受到孔径的限制而不能参与成像,致使像面的复振幅分布不同于物面,即表示细节的高频部分丢失而使分辨率下降。对于有像差存在的实际光学系统,不仅反映细节的高频部分由于孔径的限制而丢失,其它较低频率成分的光波也由于像差的存在而使得其振幅降低或位相改变,从而影响成像质量。为了全面评价一个光学系统的成像质量的优劣,必须全面考察物面上的各种频率成分经过光学系统的传播情况,用来衡量这个传播状况的函数就是传递函数。

现在,光学传递函数的

Matlab编程与仿真

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Matlab编程与仿真

讲义

目录

1. 2.

2.1

引言 ....................................................................................................... 4 MATLAB 初步 .................................................................................... 11

命令的执行与显示 .............................................................................................................. 11

2.2 矩阵、矢量与标量 .............................................................................................................. 14 2.2.1 矩阵 ..................................

matlab仿真实验

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《计算机控制技术及仿真》实验指导

攀枝花学院机电工程学院

二○○八年十月

实验1 Matlab环境语法及数学运算

(验证性实验)

一、实验目的

1、掌握 Matlab 软件使用的基本方法;

2、熟悉 Matlab 的数据表示、基本运算方法; 3、熟悉 Matlab 绘图命令及基本绘图控制。

二、实验仪器与软件

1. PC机 1台 2. MATLAB6.X环境

三、实验原理

MATLAB环境是一种为数值计算、数据分析和图形显示服务的交互式的环境。MATLAB有3种窗口,即:命令窗口(The Command Window)、m-文件编辑窗口(The Edit Window)和图形窗口(The Figure Window),而Simulink另外又有Simulink模型编辑窗口。

1.命令窗口(The Command Window)

当MATLAB启动后,出现的最大的窗口就是命令窗口。用户可以在提示符“>>”后面输入交互的命令,这些命令就立即被执行。

在MATLAB中,一连串命令可以放置在一个文件中,不必把它们直接在命令窗口内输入。在命令窗口中输入该文件名,这一

运动控制 - MATLAB仿真

标签:文库时间:2025-02-14
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大作业: 直流双闭环调速MATLAB仿真

课程名称: 运动控制技术 姓 名: 学 院:

电气学院

专 业: 自动化 学 号:

指导教师: 孟濬

2012年 6月 2日

-------浙------江------------- ------- 李超

----------- 大 ------学

一、Matlab仿真截图及模块功能描述

Matlab仿真截图如下,使用Matlab自带的直流电机模型:

模块功能描述:

⑴电机模块(Discrete DC_Machine):模拟直流电机 ⑵负载转矩给定(Load Torque):为直流电机添加负载转矩 ⑶Demux:将向量信号分离出输出信号 ⑷转速给定(Speed Reference):给定转速 ⑸转速PI调节(Speed Controller):转速PI调节器,对输入给定信号与实际信号的差值进行比例和积分运算,得到的输出值作为电流给定信号。改变比例和积分运算系数可以得到不同的PI控制效果。 ⑹电流采样环节(1/z):对电流进行采样,并保持一个采样周期 ⑺电流滞环调节(Current Controller):规定一个滞环宽度,将电流采样值与给定值进行对比,若:采样值>给

混沌映射MATLAB仿真

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混沌映射(序列)matlab算法“小全”:Logistic、Henon、帐篷、kent(含混沌二值图像生成函数)

1.Logistic(罗切斯特)映射 变换核: xn+1=axn(1?xn) 绘图程序: n=64; key=0.512;

an=linspace(3.1,3.99,400);

holdon;boxon;axis([min(an),max(an),-1,2]); N=n^2; xn=zeros(1,N); fora=an;

x=key; fork=1:20;

x=a*x*(1-x);%产生公式 end; fork=1:N;

x=a*x*(1-x); xn(k)=x;

b(k,1)=x;%一维矩阵记录迭代结果 end;

plot(a*ones(1,N),xn,'k.','markersize',1); end; %figure; %imhist(b) 实用混沌加密函数:

functionichao_ans=ichaos_logistic(varargin) %logistic序列生成算法 %函数名:

%logistic混沌序列生成函数 %参数:

%(n,key),n为矩阵阶数,key为迭代初始值。 %(n),n为矩阵阶数,key=