光学计算与仿真(上机实验).

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1、魏功祥 电话：13583356671；邮箱：zbweigx ； QQ: 908583538； 办公室：15-124 实验 向量赋值与调用 m文件的建立和函数编程 Matlab程序设计 Matlab绘图和数值计算 Matlab图形用户界面设计 光的干涉实验仿真 光的衍射实验仿真 空间滤波实验仿真 实验一 向量赋值与调用 实验目的 熟悉Matlab运算界面环境，掌握窗口编排方法。 掌握建立矩阵的方法，熟练掌握向量的赋值运算 掌握Matlab各种表达式的书写规则及常用函数的调用 实验内容 运行Matlab，找到命令窗口-Command Window，工作 空间窗口-Workspace ，当前目录窗口

2、（Current Directory）和搜索路径(Path)，命令历史窗口 (Command History)，文本编辑窗口(Editor)，文件管理 窗口(View Source Files)，图形窗口(Figure) 对窗口进行重新编排，在恢复到默认窗口排列方式。 实验一 向量赋值与调用 求下列表达式的值，查看工作空间的使用情况 自定义矩阵A、B，求下列表达式的值 (1)A+6*B和A-B+I(I为单位矩阵） (2)A*B和A.*B; (3)A3和A.3 (4)A,B和A(1,3,:);B2 (5)将A矩阵右下角的3*2矩阵赋值给D 实验二 m文件的建立和函数 实验目的 掌握编写和执行m例

3、程文件的方法 熟练掌握定义和调用函数文件的基本方法。 实验内容 打开一个新的m文件，并将窗口嵌套到主窗口中。调整各 窗口大小，以便突出主要功能。 编写函数文件，分别完成复数的指数、对数、正弦和余弦 运算，并在命令窗口中调用。查看比较运行结果与系统函 数运算结果。 已知 ，求 时的y值。 查看rectangle函数，熟练掌握rectangle函数的用法。 实验三 Matlab程序设计 实验目的 掌握利用if-elseif-end语句实现选择结构的方法 掌握利用switch语句实现多分支选择结构的方法 掌握利用for和while语句实现循环结构的方法和异同 熟悉利用向量运算代替循环操作的方法 实验

4、内容 1、输入一个百分制成绩，要求输出成绩等级ABCDE， 90-100为A，60以下为E。分别用if和switch语句实现， 不合理的成绩输出错误信息。 2、设计程序，完成两位数的加减乘除运算，即产生两 个随机数，再输入一个运算符号，做相应的运算，并显 示相应的结果。 实验三 Matlab程序设计 3、根据 ，求得近似值。当n分别为 100,1000,10000时的结果分别是多少？用循环结构和向 量运算实现。 4、编写程序求迭代结果 ，其中ab为正的常数。 迭代终止条件为 ，迭代初值为1.0，迭代次数 不超过500次。迭代过程收敛于r，r的准确值为 ，当ab值取(1,1),(8,3),(10

5、,0.1)时，对迭代结果和准确值 进行比较。 实验四 Matlab绘图和数值计算 实验目的 掌握绘制二维图形的常用函数 掌握绘制三维图形的常用函数 掌握绘制图形的辅助操作。 实验内容 1、设 ，在 区间取101个点，绘制函数的 曲线。 2、已知 ，完成下列操作 在同一坐标系中用不同的颜色和线型绘制三条曲线 以子图形式绘制三条曲线 分别用条形图、阶梯图、杆图和填充图绘制三条曲线。 实验四 Matlab绘图和数值计算 3、绘制极坐标曲线 ，并分析参数a,b,n对曲线形 状的影响。 4、绘制函数 的曲面图和等高线。其中x的21个 值均匀分布在-5,5之间，y的31个值分布在0,10，要求 用subp

6、lot将产生的曲面图和等高线图画在同一个窗口。 5、绘制曲面图形，并进行插值着色处理 6、建立一个图形窗口，使之背景颜色为红色，并在窗口 上保留原有的菜单项，而且在按下鼠标左键后显示left Button Pressed字样。 实验四 Matlab绘图和数值计算 利用默认属性绘制曲线 ，然后通过图形句柄操作改 变曲线的颜色、线型和线宽，并利用文字对象给曲线添 加文字标注。 利用默认属性绘制曲面 ，然后通过图 形句柄操作改变曲面的颜色，并利用文字对象给曲面添 加文字标注。 生成一个圆柱体，并进行光照和材质处理。 实验五 图形用户界面设计 实验目的 掌握菜单设计的方法 掌握建立控件对象的方法 掌握

7、对话框设计的方法 实验内容 在图形窗口默认菜单条上增加一个Plot菜单项，利用该 菜单项可以在窗口中绘制三维曲面图形。 为图形窗口建立快捷菜单，用以控制窗口的背景颜色和 大小。 设计菜单包括Sine Wave, Cosine Wave和Exit三个命令 。 设计一个对话框，其中有一个编辑框和按钮，当单击按 钮时，编辑框的内容加5. 实验六 光的干涉实验仿真 实验目的 理解光的振幅和相位图像表示法，掌握平面波、球面波 的绘制。 掌握光的干涉表示方法和图形分析工具。 实验内容 1、平面波表示为 ， 画出 一幅512*512的平面波，波长为632.8nm，分析其相位分 布。 2、发散球面波为 ，其中

8、 。会聚球 面波为 ，分别分析其振幅和相位分布图 。 实验六 光的干涉实验仿真 两束平面光的干涉为E=E1+E2，设定不同的入射波方 向和振幅，分析各参量对平面波干涉条纹和条纹可见 度的影响。 模拟杨氏干涉实验。 模拟牛顿环干涉条纹 ，R为凸透镜的 曲率半径，r为牛顿环半径。 模拟迈克尔逊干涉仪的等倾干涉条纹。 设计一个图形用户界面，能够控制牛顿环的参数，从 而改变干涉条纹，并对条纹根据波长进行相应的着色 。 实验七 光的衍射实验仿真 实验目的 掌握光的单缝衍射、光栅衍射和圆孔衍射的基本理论 掌握菲涅尔衍射和夫琅禾费衍射的基本模拟方法。 实验内容 编写菲涅尔衍射函数 ，并进行函 数调用， 建立一个图形用户界面，能够控制矩形光阑参数和衍射 距离，并尽量坐标轴显示衍射图像，通过按钮控制显示 振幅、相位、实部和虚部。