摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)已廣泛應(yīng)用在教學(xué)和科研當(dāng)中，本文提出利用MATLAB軟件模擬傅里葉光學(xué)實(shí)驗(yàn)的方法，該方法的優(yōu)點(diǎn)是操作簡單靈活，能完成一般的光學(xué)實(shí)驗(yàn)。
　　關(guān)鍵詞：MATLAB；光學(xué)實(shí)驗(yàn)
　　
　　1引言
　　美國Mathworks公司推出的MATLAB，是一種集數(shù)值計(jì)算、符號(hào)預(yù)算、可視化建模、仿真和圖形處理等多種功能于一體的優(yōu)秀圖形化軟件。本文介紹了通過MATLAB軟件編程模擬光學(xué)實(shí)驗(yàn)的方法。
　　計(jì)算機(jī)模擬為衍射實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證提供一條簡捷、直觀的途徑。從而加深了對(duì)物理原理、概念和圖像的理解。
　　
　　2仿真方法
　　大學(xué)教學(xué)課程中引入計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)正日益受到重視，用MATLAB軟件做光學(xué)試驗(yàn)的模擬，只需要用數(shù)學(xué)方式表達(dá)和描述，省去了大量繁瑣的編程過程。下面來介紹利用MATLAB進(jìn)行光學(xué)模擬的方法。
　　在利用計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)傅里葉變換的過程中，由于計(jì)算機(jī)中圖像的存儲(chǔ)使用是數(shù)字形式，連續(xù)的傅里葉變換不適用于計(jì)算機(jī)的處理，所以在計(jì)算機(jī)中的傅里葉變換一般都采用離散傅里葉變換（DiscreteFourierTransform——DFT）。在計(jì)算機(jī)中使用離散傅里葉變換主要是基于以下幾個(gè)原因：
　　(1)離散傅里葉變換的輸入輸出都是離散值，方便計(jì)算機(jī)的運(yùn)算操作。
　　(2)采用離散傅里葉變換，可以用快速傅里葉變換(FFT)算法來實(shí)現(xiàn)，以提高計(jì)算速度。
　　為了降低運(yùn)算量，在計(jì)算離散傅里葉變換時(shí)，通常采用快速傅里葉變換來實(shí)現(xiàn)，其算法思想：
　　(1)首先將原圖像進(jìn)行轉(zhuǎn)置。
　　(2)按行對(duì)轉(zhuǎn)置后的圖像矩陣作一維FFT，將變換后的中間矩陣再轉(zhuǎn)置。
　　(3)對(duì)轉(zhuǎn)置后的中間矩陣作一維FFT，最后得到的就是二維FFT。
　　物體圖像的生成可以直接由矩陣運(yùn)算生成，也可利用Windows下的畫圖工具，生成一幅黑白圖像，可調(diào)用命令函數(shù)imread（）輸入圖像，輸入的圖像是一個(gè)巨大的二維矩陣，利用MATLAB的fft2（）命令對(duì)該矩陣進(jìn)行二位離散傅立葉變換，得到圖像的頻譜，該頻譜是一個(gè)復(fù)數(shù)矩陣，然后用取模函數(shù)abs（）對(duì)該復(fù)數(shù)矩陣取模，得到振幅譜矩陣，利用函數(shù)fftshift（）對(duì)取模后的矩陣進(jìn)行頻譜位移，使直流分量移到頻譜中心，從而使FFT頻譜可視效果與實(shí)際圖像相吻合。最后利用imshow（）函數(shù)將圖像顯示出來。
　　
　　3仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果
　　3.1矩孔衍射：

　　3.2圓孔衍射

　　3.3字母衍射

　　
　　4總結(jié)
　　通過以上討論可以看出，利用Matlab強(qiáng)大的影像處理功能模擬傅里葉光學(xué)實(shí)驗(yàn)是成功的，而且圖像也比較逼真，我們認(rèn)為，傅里葉光學(xué)中引入計(jì)算機(jī)模擬是可行的有必要的，而且具有良好的應(yīng)用前景。
　　
　　5參考文獻(xiàn)：
　　1陳懷琛《Matlab及其在理工課程中的應(yīng)用指南》，西安電子科技大學(xué)出版社
　　2胡守信、李柏年，《基于MATLAB的數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)》，科學(xué)出版社