matlab实现杨氏双缝干涉实验可视化界面

news2024/11/23 21:15:14

关于杨氏双缝干涉实验的条纹光强理论推导和matlab绘图可以参考下面的链接：杨氏双缝干涉实验matlab实现

接下来利用GUI实现可视化界面。

一、GUI GUIDE简介

1、在命令行窗口输入小写的guide可以自动弹出fig窗口。
在这里插入图片描述
2、界面的左侧是常用的工具，鼠标悬停会弹出名称提示。只需要将工具拖入方格空间中，就能够实现相应的功能。

3、我们需要输入d、D、λ三个参数，光强 $I_0$ 取默认值。因此，每一个参数的输入和接受需要一个 “Static Text” 组件用于显示标签，一个 “Edit Text” 组件用于接收输入。在接收参数之后，需要一个 “Push Button” 组件用于触发绘图操作。同时，我们需要绘制出条纹的强度变化曲线和干涉条纹图样，因此需要两个 “Axes” 组件，分别命名为 axes1 和 axes2。

在这里插入图片描述

4、在使用过程中，我们需要先输入三个参数，然后点击GO按钮，从而在AXES上输出对应的图象。因此，我们需要先调节static text显示的提示信息，然后确认edit text的参数信息，例如d对应的是edit1。
在这里插入图片描述

5、右键 “Push Button” 组件，打开回调函数编辑器，编写代码。此处的代码可以参考链接杨氏双缝干涉实验matlab实现，并根据需求作适当的修改。

在这里插入图片描述

二、实际效果

1、注意事项

（1）分辨率

在实际的操作中，我们还需要考虑分辨率的问题。因为分辨率决定了一个条纹间隔内，我们需要采样多少个点，从而决定了计算的矩阵的尺度大小。过于精确的采样会导致计算量庞大，使得模拟低效。

（2）条纹间隔

$\Delta x = \frac{D}{d} \lambda$
表示两个相邻亮条纹（或者暗条纹）中心的间距。

它决定了我们需要在AXES框中绘制多大的横轴。一般来说，对称地选取7~9个条纹间隔即可说明问题。

2、核心代码


d = str2double(get(handles.edit1, 'String'));
D = str2double(get(handles.edit2, 'String'));
lambda = str2double(get(handles.edit3, 'String'));
fre = str2double(get(handles.edit4, 'String'));

I0 = 1;

delta_x = D * lambda / d;

% 计算干涉强度变化
x = -(4*delta_x):(delta_x/fre):(4*delta_x);
Intensity1 = 4 * I0 * cos(pi * d * x / (lambda * D)) .* cos(pi * d * x / (lambda * D));

% 绘制干涉条纹强度变化曲线
axes(handles.axes1);
plot(x, Intensity1);
xlabel('x/m');
ylabel('Intensity');
title('干涉条纹强度变化');


% 计算干涉强度变化
x = -(4*delta_x):(delta_x/fre):(4*delta_x);
y = x;
[X, ~] = meshgrid(x, y);
Intensity2 = 4 * I0 * cos(pi * d * X / (lambda * D)) .* cos(pi * d * X / (lambda * D));

% 绘制干涉条纹图像
axes(handles.axes2);
imagesc(x, y, Intensity2);
colormap('gray');
xlabel('x/m');
ylabel('y');
title('干涉条纹');
colorbar;
ylabel(colorbar, '光强');