matlab在波动光学教学中的应用new

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1、第21卷第2期（2005）河西学院学报Vol.21No.2（2005）MATLAB在波动光学教学中的应用韩振海贺德春（河西学院物理系，甘肃张掖734000）摘要：在介绍MATLAB语言的特点并分析目前光学课程教学现代化过程中所存在问题的基础上，通过教学仿真实例阐述了数学软件Matlab应用于波动光学教学中的可操作性和必要性．将Matlab软件和波动光学教学有机地结合起来，能帮助学生建立直观的物理图像，更好地理解物理概念，能激发学生的研究兴趣，有助于学生科学素质的提高．关键词：波动光学；教学现代化；MATLAB；仿真中图分类号：O436.1文献标识码：A文章编号：1672－0520（2005）0

2、2－0126－031MATLAB语言的特点线图、网格图、表面图、阴影图、梯度场图等10MATLAB（MatrixLaboratory，矩阵实验室）余种类型的二维、三维乃至四维图形，用户可利用是一个适用于科学计算、工程设计、数值分析等领它实现数据的可视化．域的各种计算、演算和仿真分析的高性能的数学（）开放性强．5MATLAB大部分指令的程序软件系统，它集数值分析、矩阵计算、信号处理是开放的，用户可以模仿和修改．和图形显示于一体，构成了一个方便的界面友好（）可扩展性强，具有丰富的专业工具箱，6的用户环境．自1984年由美国Mathworks公司推为各个领域的研究和工程应用提供了强有力帮助．向市场以

3、来，经过近20年的竞争和发展，现已成现已有控制系统、信号处理、图象处理、系统识为国际公认的最优秀的科技应用软件．该软件具别、模糊集合、神经元网络、小波分析等20余个有如下特点：工具箱，并且还在继续发展中．其中的动态系统仿（）强大的数值计算和符号运算性能．1真工具Simulink是实现动态系统建模、仿真的一（）操作界面简单，编程语言自然．2个集成环境，是众多仿真软件中功能最强大、最容MATLAB以复数与矩阵为计算单元，使用常用的易使用的一种．在Simulink中，对系统进行建模数学符号和数学表达式，用MATLAB编写的程序将变得非常简单，而且仿真过程是交互的，因此，与科技人员的书写习惯相近，易于

4、在科技人员之间可以很随意地改变仿真参数并实时得到修改后的仿交流．真结果．借助于这些工具箱，各个层次的研究人员（）可以很方便地把复杂计算过程编成一个3可直观、方便地进行分析、计算及设计工作，从而函数程序，以后可以随意调用，避免应用中的重大大地节省了时间．复．MATLAB的这些特点使其具有对应用学科的（）先进的数据可视化功能．提供了大量的4极强适应力，并很快成为数值计算、图形处理、数图形例程，可方便地实现数据的可视化．Matlab据分析、动态仿真、信号处理乃至科技文字处理等内部利用图形句柄控制图形的显示，图形句柄定义领域中必不可少的工具软件．了一个图形对象集：包括直线、表面、文本等，同2波动光学教

5、学中引入MATLAB的尝试时提供了这些对象的操作方法．MATLAB提供的光学是高校物理专业一门重要的专业基础课，高级图形命令，可以绘制出曲线图、极点图、等高波动理论特别是衍射理论无论在理论研究还是在高———————————————收稿日期：2004-07-16作者简介：韩振海（1971—），男，甘肃古浪人，河西学院物理系副教授，主要从事信息光学方面的研究．-126-韩振海，贺德春：MATLAB在波动光学教学中的应用校物理教学中都占有重要的地位．长期以来，由于兴趣，培养学生独立思考的能力．波动光学课程中的概念繁多、物理规律较为抽象，在波动光学教学中，可以通过下列方式将理论教学对实验的依赖性较强，

6、特别是其中的一些MATLAB与光学课程有机地结合起来：光学现象和规律缺乏细致的数学推导，再加上物理一是以MATLAB为平台，开发制作各种环境教师一直沿袭传统的口授笔演的教学方式，这些都下的干涉和衍射等光学现象仿真软件，运用于计算给学生学习该门课程带来了诸多困难，因而该门课机支持课堂教学中，作为演示实验配合光学理论的程的教学效果也总是不尽如人意．在这种情况下，讲授，很好地解决了真实实验因环境限制而不能进我们认为，波动光学课程需要形象生动的教学，需入课堂的难题．要现代化的教学手段，千方百计地为学生提供观察二是利用Matlab的计算与模拟功能，鼓励学物理现象的机会，提高学生学习光学课程的兴趣，生通过

7、自主探索，去研究波动光学课程中的一些更培养他们的思维水平和创新能力．深入的问题．在掌握理论知识的前提下，让学生建随着信息技术的突飞猛进，相当一部分教师已立相应的物理模型和数学模型，然后利用Matlab将计算机技术逐步应用于波动光学教学之中，并且编写程序，去完成对知识的巩固与拓宽，这是一种取得了一些重要的成果．但是，据我们了解，部分探索过程，也是为学生进行毕业论文、毕业设计乃教师在应用计算机技术进行