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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

由于光的干涉、衍射等物理现象的内容比较抽象，仅仅理论教学不能达到较好的课堂成果，必须通过实验加深理解与掌握。但是光学实验对光学仪器的精准度、实验环境等要求都很高，这既需要学校具有相对完善的设施，又需要学生较强的动手能力，才能得到与预期效果相近的实验结果。因此，为了提高课堂效率，增强学生学习物理光学中各种光学现象的兴趣，加深各种原理的理解，并且形成直观的物理图像，可采用matlab图形用户界面设计一个尽量全面的物理光学实验仿真平台。

通过这个仿真平台，学生们只需要改变程序之中的参数，就能够得到在不同条件下的光学图像。例如在光的双缝干涉中，在其他条件不变的情况下，改变两缝之间的距离，可以得到不同的干涉图样，使学生更好地掌握光学知识，调动学习的积极性。

国内外研究现状

20世纪60年代，随着计算机技术的诞生、发展与不断进步，通过计算机技术模拟对物理光学实验进行仿真受到了国内外许多科研者和教育者的极大关注。在光学的教学中，国外早已有针对不同阶段的学习的配有演示光学实验的教材，而且利用matchcad绘制出各种形象逼真的光学仪器，创造出仿真的光学实验室，学生可以用其进行探索与研究学习。

2. 研究的基本内容

量子力学认为，光由大量光子组成。光子由波函数捕述，以概率波形式同时通过两个缝后到达屏幕 ，发生塌缩，塌缩后以整个光子形式随机 出现在屏的某位置上，表现粒子性。塌缩后的位置及其概率 由通过双缝后光子波函数的本征成份的叠加情况决定。对于大量同状态的光子 ，开始处在相 同的波函数上，各本征成份参与叠加的概率幅相同，在屏上各光子都以相同的概率塌缩 到相应位置上。因此，屏上不同位置的光子数占总数的比例，反映了光子塌缩向该位置的概率，即光子波函数中相应本征成份所对应概率幅的模方，从而能够反映各本征成份的相干叠加情况，会产生干涉条纹。

这里采用蒙特卡罗方法，假设光源抛射大量光子，它们以随机方向通过双缝s和s，使用 rand命令产生随机数 分布在[一0．001， 0．001]之间，表征由狭缝射出的光子打在屏上的随机位置。对于单色光，光波强度 正比于光子数，因此 处 的光子数可由该处光强大小确定，可使用 round 命令完成光强向光子数的转化。 处光子随机分布在纵轴方向，纵坐标可 由 rand 命令生成的在 [0 ，1] 之 间的随机数产生。最后用 plot 函数将光点画 出，用hold on 命令保存已画出的的图像，设定循环次数 ，就可 以模拟大量光子在屏上的干涉图样。设定循环次数分别为 10 、100 、500、1000 。主程序如下：

r=500e-9：

3. 实施方案、进度安排及预期效果

1. 对几种典型的物理光学现象进行编程，得到对应的光强分布图及明暗条纹图样。

2.创建实验仿真平台，实现每个实验项目的选取和各个参数的灵活设置。

3.调试仿真程序，优化仿真平台界面。

4. 参考文献

1.彭小兰，王红成，刘敏霞，杨氏双缝干涉实验的改进[j]，广州技术师范学院学报（自然科学），2012，vol.02，pp.06-09

2.何杰，宋立涛单缝夫琅和费衍射实验的计算机辅助教学[j]，大学物理实验，2010，vol.23，pp.69-71。

3.王秀芳，郑家胜等matlab-gui在偏振光实验中的应用[j] ，大学物理实验，2013，vol.26，pp.70-74。