摘

 要： 本文以光学等倾干涉实验为例，利用 MATLAB GUI 设计实验仿真界面，界面友好

直观，内容丰富，可以通过界面的滑动条改变相关参数，动态显示仿真结果，观察和分析
各参数对干涉条纹的影响，为光学理论分析与实验教学提供了方便，为相关课件的设计提
供了新的途径。

 

　　关键词：

 光学实验教学 MATLAB GUI 等倾干涉 仿真 

　　

 

　　

1.引言 

　　光学实验是物理实验的重要内容。对光学实验进行计算机仿真，具有重要意义［１－２
］：可以把抽象的概念、现象和规律通过仿真生动形象地表达出来，使学生利于理解，加深
印象；不必通过具体仪器的调试，通过电脑就可演示，节省了时间，减少了贵重仪器的损
伤，等等。通过

GUI 设计，可以设计出界面良好、操作简便、功能强大的用户界面，而且人

机交互性好，可以直接在界面上更改参数而不必修改程序，动态显示仿真结果，更利于学
生观察和分析各参数对干涉条纹的影响，也为相关课件的设计提供了新的途径。［３－４
］

MATLAB 是集数值运算、符号运算和图形处理等功能于一体的科学计算语言，而且提供

了功能强大的图形用户设计界面，可设计出方便直观的智能型交互界面［５－６］。我用
MATLAB 语言的 GUI 设计，以等倾干涉为例，设计了仿真界面，并应用于光学实验教学中，
取得了很好效果。

 

　　

2.等倾干涉原理和实验的主要内容［７－８］ 

　　把单色点光源

S 放在会聚透镜 L 的焦点处，使平行光束 ab 照射到薄膜表面上。光束分

为两部分：一部分是反射光束

ab；另一部分折射后又反射，然后折射成 ab，如图 1 所示。

通过透镜

L 使 ab、ab 在点 S

′叠加，产生干涉。由于干涉条纹与 ab 的入射角有关，因此称其

为等倾干涉。

 

　　等倾干涉的光强分布为：

I=Icos［2πdcos］，其中 d 为薄膜的厚度，f 为 L 焦距，r=。 

　　等倾干涉实验的主要内容包括实验目的、实验原理、实验步骤、数据处理和思考与练习。

 

　　

3.界面设计 

　　

Gui 界面设计主要包括以下几个步骤。 

　　第一步构思草图，编排控件的布局。打开

Matlab 程序，在 file 菜单中选择 new gui，打

开

guide 设计界面模板，界面模板左边的各个控件可以直接用鼠标拖到编辑框。 

　　第二步设置各控件的属性。比如设置各控件的标识

(Tag)、颜色、字体等。 

　　第三步各个控件代码的设计。关键是

OpeningFcn(初始界面函数)和控件的 Callback(回调

函数

)代码的设计。 初始界面函数即设定各参数的初始值，可根据实际情况设定。回调函数

是核心，是对界面控件触发时的事件响应函数。

 

　　根据需要，界面使用了

7 个按钮(Push Button)，标识分别为：实验目的、实验演示、实验

步骤、数据处理、思考与练习、实验演示和系统退出，用鼠标点击任一个项目，则会执行相应
的功能；

2 个静态文本框(Static Text)用于输入波长和薄膜厚度；2 个滑动条(Slide)，用鼠标

拖动滑动条可以改变波长和厚度的大小；

1 个坐标轴对象(Axes)用于显示仿真结果。界面如

图

2 所示。 

　　

4.演示控件的回调函数 

　　控件的功能是通过执行其回调程序来实现的，用户界面设计完成后，选中控件用鼠标
双击，在弹出的菜单中选择

View Callbacks，在其子菜单中选择 Callback，就可以进入回调

程序编译器中，在回调程序编译器中编写个控件的代码，就可以使图形界面完成约定的任
务。

 

　　演示控件的回调函数代码：

 

　　

Lambda=str2num(get(handles.slide1，

’String’))； %从滑动条中获取波长的大小