【光学】Matlab模拟几何光学中的球差、彗差、像散、场曲四种像差 |
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1 内容介绍
模拟几何光学中的球差、彗差、像散、场曲四种像差。 其主要功能为:(1) 绘制球差的光路图与分析图; (2) 绘制彗差的光路图与分析图; (3) 绘制像散的光路图; (4) 绘制场曲的光路图; (5) 绘制像散的光路图; 2 仿真代码%{ 球差的光路图的绘制 功能:绘制球差的光路图 物理量: n1,n2:介质折射率; r/mm:球面镜半径; L/mm:物方截距; L2/mm:像方截距; L_cut/mm:截止像面与透镜中心之间的距离; h/mm:入射高度; h_new/mm:截至像面上出射光线的高度; U1:物方孔径角; U2:像方孔径角; I1:入射角; I2:折射角; %} %% 绘制前处理 %%%%%%%%%%%%% clc; %清空历史窗口中的内容 clear; %清除变量 close all; %关闭所有图形窗口 %% 数据输入 %%%%%%%%%%% n1=1; n2=1.33; %设置介质的折射率 r=-200; %球面镜半径 L=-300; %物方截距 h=-70:1:70; %入射高度及步长 L_cut=300; %确定截止像面 %% 光线追迹 %%%%%%%%%%% %大L公式追迹光线 U1=atan(h/L); %物方孔径角 I1=asin((L-r)*sin(U1)/r); %入射角 I2=asin(n1*sin(I1)/n2); %折射角 U2=U1+I1-I2; %像方孔径角 L2=r*(1+sin(I2)./sin(U2)); %像方截距 h_new=tan(U2)*L_cut+h; %确定截止像面上光线高度 %% 光路图绘制 %%%%%%%%%%%%% [~,num]=size(h); %计算矩阵h大小 figure; %创建窗口 c=jet(num); set(gcf,'color',[0.9,0.9,0.9]); %窗口背景颜色更改 set(gcf,'position',[250 200 1100 500]); %窗口大小调整 subplot('position',[0.001 0.18 0.7 0.7]); %创建子图1 %入射光线及出射光线的绘制 for i=1:20:num colorData=[c(i,1),c(i,2),c(i,3)]; %颜色矩阵 line([L,0],[0,h(i)],'color',colorData); %入射光线 line([0,L_cut],[h(i),h_new(i)],'color',colorData); %出射光线 end hold on; %光轴等直线绘制 line([L-50,330],[0,0],'linestyle','--','color','k','linewidth',1); %光轴 quiver(0,0,0,130,'MaxHeadSize',0.5,'LineWidth',1.5,'color','k'); %透镜1 quiver(0,0,0,-130,'MaxHeadSize',0.5,'LineWidth',1.5,'color','k'); %透镜2 title('\itSpherical Aberration Path Diagram','FontSize',13); %标题 axis off; %隐轴 %% 像差放大图绘制 %%%%%%%%%%%%%%%%% subplot('position',[0.72 0.35 0.18,0.4]) %创建子图2 set(gca,'color',[0.95,0.95,0.95]); %子图背景颜色更改 for i=1:20:num %出射光线绘制 colorData=[c(i,1),c(i,2),c(i,3)]; %颜色矩阵 line([L,0],[0,h(i)],'color',colorData); %入射光线 line([0,300],[h(i),h_new(i)],'color',colorData); %出射光线 end xlim([263,268]); %x坐标范围(实现放大功能) ylim([-3,3]); %y坐标范围(实现放大功能) text(264,2,'\itenlarged view','FontSize',13); %标注放大图 grid on; %打开网格 3 运行结果 4 参考文献[1]秦华, 冯东太, QIN,等. Matlab在几何光学仿真实验中的应用[J]. 物理实验, 2017, 37(11):5. [2]王永瑛, 张光明, 李小丽,等. 用MATLAB编程模拟光学实验[J]. 城市建设, 2009. 博主简介:擅长智能优化算法、神经网络预测、信号处理、元胞自动机、图像处理、路径规划、无人机等多种领域的Matlab仿真,相关matlab代码问题可私信交流。部分理论引用网络文献,若有侵权联系博主删除。 |
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