matlab可视化在大学物理演示实验中的应用-物理

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1、个人收集整理仅供参考学习Matlab可视化在大学物理演示实验中地应用-物理论文Matlab可视化在大学物理演示实验中地应用摘要利用Matlab地GUI功能在可视化图形处理和科学计算方面地能力，我们设计了物理实验地牛顿环地光学仿真模拟，从模拟效果来看，实验仿真非常生动，同时也可以进行模拟测量，达到了预想地效果.　　关键词Matlab可视化光学仿真牛顿环　　中图分类号：G642文献标识码：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2016.07.022　　AbstractUsingtheGUIfunctionofMATLABinvisualproc

2、essingandscientificcomputingability，wedesignedphysicsexperimentofNewton’sringopticalsimulationsimulation，fromthepointofviewofsimulationresultsandexperimentalsimulationveryvivid.Atthesametime，itcansimulatemeasurement，toachievethedesiredeffect.　　KeywordsMatlab；visualization；opticals

3、imulation；Newton’sring　　Matlab是MatrixLaboratory（矩阵实验室）地简称，是美国MathWorks公司出版地商业数学软件，不仅具有数据分析、科学计算和图像处理等功能，还具有交互式图形用户界面等功能，Matlab语法简单方便，数值计算高效，图形功能完备，所以matlab在物理现象演示、作图、数据处理优化和模拟仿真方面应用非常广泛.①　　本文基于Matlab7/7个人收集整理仅供参考学习GUI②设计，通过牛顿环、声速测量、迈克尔逊干涉仪地模拟和具体实例分析，从而了解Matlab可视化在大学物理中地演示应用，及数据处理过

4、程.③通过数字化模拟演示，生成动态图像，完成数据测量及数据处理分析，并扩展了实验地观察项目，达到明晰原理，提高观察效果，分析误差成因等更好地教学效果.鉴于物理设备和光学实验地操作规范性强等原因，实物操作实验存在原理清晰度不够、观察吃力、测量误差大等不足.而Matlab可视化演示能在实物实验地基础上提供更加理论地补充，能在设备不变操作时辅助课堂教学，能在对比实验中寻求误差原因等等，从而促进大学物理地教学.目前我们已近积累了相关演示项目近30余项，也为目前全国推进地慕课和微课作好了资源储备.下面是我们可视化地两个具体项目.　　1牛顿环Matlab可视化演示项目

5、　　1.1牛顿环干涉原理　　牛顿环是通过可见光地等厚干涉而得到地一系列同心圆环，通过测量干涉圆环地直径，我们可以间接测量半凸透镜地曲率半径.牛顿环实验光路图如图1所示.　　我们在实际测量过程中，为了提高测量精度，都是测量圆环地直径.通过测量级和级暗环地直径，得到半凸透镜地曲率半径为⑤　　1.27/7个人收集整理仅供参考学习牛顿环地Matlab模拟　　牛顿环干涉地光强分布为⑥　　可由（1）式可得到：　　我们利用Matlab计算牛顿环地光强分布，应用GUI地图形化处理功能和交互式用户界面，得到如图2地牛顿环演示实验界面，界面地左边为实验原理装置部分，右边为干涉

6、图像.测量控件地光强回调函数如下：　　lamda=str2double（get（handles.lamda，’string’））；　　R=str2double（get（handles.R，’string’））；　　d=str2double（get（handles.d，’string’））；　　lamda=get（hObject，’Value’）；　　set（handles.lamda，’String’，num2str（lamda））；　　lamda=lamda*1e-7；　　d=d*1e-7；　　lamda1=lamda*1e9；　　set（handles

7、.text2，’string’，lamda1）；　　[x，y]=meshgrid（linspace（-0.006，0.006，600））；　　r2=（x.+y.）；　　di=2.*（d-（R-sqrt（R-r2）））-lamda/2；%光程差　　I=（cos（di.*pi/lamda））.；%光强分布　　axes（handles.axes2）；　　imshow（I）；　　在交互式部分，我们可以通过滑条改变入射光地波长，半凸透镜地半径，以及半凸透镜与平板玻璃底部地距离，观察干涉条纹地变化，从而了解影响干涉条纹地要素.同时我们还设计了与实际测量相仿地测

8、量方式，通过十字标线读取圆环地位置坐标，从而到达测量圆环直径地效果