【文章內(nèi)容簡介】 axtrixVB 庫作為它與 dll 的接口代理， Matlab 編寫的函數(shù)就 可以在 VB 中直接調用。利用 dll 技術能夠實現(xiàn) VB 對 Matlab 的調用，利用這種方法可以方便地在自己開發(fā)的軟件中嵌入 Matlab 強大的運算功能，從而實現(xiàn)高速的運算與友好人機界面的完美結合。 系統(tǒng)設計 本 設計 以設計簡單直觀， 且操便 捷的人機 交互 界面為理念 ，開發(fā)面向學生的光學衍射仿真實驗系統(tǒng)。整個軟件以一個主窗體將三個光學衍射實驗整合在一起。點擊相應的圖標進入二級窗體后，便可進行仿真實驗，此外，還有三級窗體，主要是實驗原理的查看，數(shù)據(jù)分析以及相關幫助。 如圖 31 所示。 Xx 學院 2020 屆本科生畢業(yè)設計 10 圖 31 光 學衍射實驗系統(tǒng)主界面 界面程序如下： Private Sub Command1_Click() End Sub Private Sub Command2_Click() End Sub Private Sub Command3_Click() End Sub Private Sub Command4_Click() End End Sub Private Sub Form_Load() End Sub 二級窗體是本系統(tǒng)的核心所在， 由系統(tǒng)主菜單的相應按鈕點擊進入即可， 是Xx 學院 2020 屆本科生畢業(yè)設計 11 衍射實驗的可操作界面。包括 夫瑯禾費單縫 衍射窗體，光柵衍射窗體， 夫瑯禾費圓 孔 衍射窗體。界面由參數(shù)設置，實驗原理圖，衍射仿真圖像，還有其他一些連接至三級窗體的按鈕。下圖 32是 夫瑯禾費單縫 衍射的 窗體。 圖 32 二級 窗體 圖 主要程序如下： Option Explicit Private Declare Sub keybd_event Lib user32 (ByVal bVk As Byte, ByVal bScan As Byte, ByVal dwFlag As Long, ByVal dwExtraInfo As Long) Private Declare Function FindWindow Lib user32 Alias FindWindowA (ByVal lpClassName As String, ByVal lpWindowName As String) As Long Private Declare Function PostMessage Lib user32 Alias PostMessageA (ByVal hwnd As Long, ByVal wMsg As Long, ByVal wParam As Long, lParam As Any) As Long Private Sub VScroll1_Change() End Sub Private Sub Command1_Click() Xx 學院 2020 屆本科生畢業(yè)設計 12 Dim a(0 To 2), e, X Dim winHwnd As Long, RetVal As Long a(0) = Val() a(1) = Val() a(2) = Val() e = ys01(a) Call keybd_event(vbKeySnapshot, 1, 100, 100) DoEvents = (vbCFBitmap) winHwnd = FindWindow(vbNullString, Figure 1) If winHwnd 0 Then RetVal = PostMessage(winHwnd, amp。H10, 0amp。, 0amp。) End If End Sub Private Sub Command3_Click() End Sub Private Sub Command6_Click() = = = End Sub Private Sub Command7_Click() = 500 = 1 = 1 End Sub Xx 學院 2020 屆本科生畢業(yè)設計 13 三級窗體由二級窗體右邊的按鈕點擊進入，主要有 “ 實驗原理 ” ， “ 實驗內(nèi)容 ” ，還有“課后思考 ” 。實驗原理講述實驗的原理及基礎知識 ，實驗內(nèi)容 主要包含實驗步驟和實驗要求 ，而 課后思考則是提出一些思考題，讓學生通過完成該實驗后進行解答。 下圖 33到圖 35 為夫瑯禾費單縫衍射的三級窗體界面 。 圖 33 實驗原理窗體 Xx 學院 2020 屆本科生畢業(yè)設計 14 圖 34 實驗內(nèi)容窗體 圖 35 課后思考窗體 Xx 學院 2020 屆本科生畢業(yè)設計 15 Matlab程序設計 單縫 衍射程序設計 當光源到衍射屏的距離和光屏到衍射屏的距離都是無窮大時，即滿足遠場條件時，我們稱這種衍射為夫瑯禾費衍射 . 所以夫瑯禾費衍射中入射光和衍射光都是平行光 . 為了模擬單縫衍射現(xiàn)象，我 把單縫看成一排等間隔光源，共 NP 個光源分布在 A～ B 區(qū)間內(nèi)，離 A 點間距為 yp，則屏幕上任一點 S 處的光強為 NP 個光源照射結果的合成 . 如圖 所示，子波射線與入射方向的夾角 ? 稱為衍射角， 0?? 時，子波射線通過透鏡后，必匯聚到 O 點，這個亮條紋對應的光強稱 為主極大 . NP 個光源在其他方向的射線到達 S 點的光程差，應等于它們到達平面 AC 的光程差，即?sinyp?? ，其中 Dys??sin (31) ys為 S 點的縱坐標，則與 A點光源位相差為 ysDyP????? 22 ??? (32) Y s A B φ C O φ 圖 36 單縫衍射 設單縫上 NP 個光源的振幅都為 1，在 x， y軸上的分量各為 ?cos ， ?sin 合振幅的平方為： ? ? ? ?22 sinc os ?? ??? 。 又光強正比于振幅的平方，所以相對于 O 點主極大光 強 為 ： ? ? ? ?220 s inc os ?? ????II (33) 程序如下： function y=ys01(lambda,a,D)%lanbda 為波長， a 為縫寬， D 為衍射物到觀察Xx 學院 2020 屆本科生畢業(yè)設計 16 屏的距離 lambda=lambda*1e9。a=*a。 ym=3*lambda*D/a。%屏幕上 y 的范圍 n=60。%屏幕上的點數(shù) ys=linspace(ym,ym,n)。 n=60。%屏幕上的點數(shù) yp=linspace(0,a,n)。 for i=1:n sinphi=ys(i)/D。 alpha=pi*yp*sinphi/lambda。 sumcos=sum(cos(alpha))。 sumsin=sum(sin(alpha))。 B(i,:) =(sumcos^2+sumsin^2)/n^2。 end N=256。%確定灰度的等級 Br=(B/max(B))*N。 subplot(1,2,1) Brt=Br*ones(1,10)。 image(ym,100*ys,Brt)。xlabel(39。單縫衍射圖樣 39。) colormap(gray(N))。%色調處理 subplot(1,2,2) plot(B,100*ys,39。k39。)。xlabel(39。光強分布圖 39。) 設 ? 為入射光波長； ? 為光柵上每一透光狹縫的寬度； d 為光柵常數(shù)； ? 為衍射角。一般光柵與光屏的距離 D 遠大于衍射條紋在光屏上偏離光屏中心的距離ys，因此有： Dy /~sin ?? (34) 光柵衍射可以看作是 N個相干光形成的縫間干涉和單縫衍射共同作用的結果。對于光屏上任一點 P的光強度，等于 N個相干光在該點產(chǎn)生的干涉光強度與寬度為 a的 夫瑯禾費 單縫 衍射在該點產(chǎn)生的光強度的乘積，其強度可表示為： Xx 學院 2020 屆本科生畢業(yè)設計 17 ? ? 220 ]s in/)[ ( s in]/s in[ ???? NII p ? (35) 其中： 0I 為屏中心的最大光強； 2]/)[(sin ?? 為單縫衍射因子； 2)sin/(sin ??N為多光束干涉因子； ????? sin/? ； ???? sin/d? 。 程序如下： function y=ys02(lambda,N,a,D) lambda=lambda*1e9。 %波長 %N=2。 %縫數(shù)，可以隨意更改變換 a=a*1e3。d=5*a。 ym=2*lambda*D/a。xs=ym。 n=1000。 ys=linspace(ym,ym,n)。 for i=1:n sinphi=ys(i)/D。 alpha=pi*a*sinphi/lambda。 beta=pi*d*sinphi/lambda。 B(i,:) =(sin(alpha)./alpha).^2.*(sin(N*beta)./sin(beta)).^2。 B1=B/max(B)。 end NC=255。 %確定灰度的等級 Br=(B/max(B))*NC。 Brt=Br*ones(1,10)。 subplot(1,2,1) image(xs,ys,Brt)。xlabel(39。光柵衍射圖樣 39。) colormap(gray(NC))。 %色調處理 subplot(1,2,2) plot(B1,ys,39。k39。)。set(gca,39。xlim39。,[0,1])。 xlabel(39。光強分布圖 39。) 圓 孔 衍射程序設計 考慮由一點光源所發(fā)出的球面光波經(jīng)圓孔衍射屏形成的衍射場 ,根據(jù)菲涅耳Xx 學院 2020 屆本科生畢業(yè)設計 18 基爾霍夫衍射積分公式 ,衍射場中一點 P 的光波振動 復振幅為 : ? ? ? ? ? ? ? ?1c o sc o s2220002 ???? ?? drUiP eriz????? UU (36) 式中 :? 為光波長 ,1r 為 S 到 Q 的距離 ,2r 為 Q 到 P 的距離 ,積分范圍為半徑為R 的圓孔表面 O? ,即所謂透光部分 。 程序如下： function y=ys03(lambda,a,f) lambda=lambda*1e9 a=a*1e3 m=200。 ym=2020*lambda*f。 ys=linspace(ym,ym,m)。 xs=ys。 n=255。 for i=1:m r=xs(i)^2+ys.^2。 sinth=sqrt(r./(r+f^2))。 x=2*pi*a*sinth./lambda hh=(2*besselj(1,x)).^2./x.^2。 b(:,i)=(hh)39。.*5000。 end subplot(1,2,1) image(xs,ys,b) xl