FringeLab 激光干涉与衍射智能分析平台

CONTEXT

项目背景与问题

传统激光干涉与衍射实验主要依靠肉眼观察亮暗条纹、手工测量间距并代入公式，难以完整呈现真实光强分布，也不利于连续、可重复的数据分析。FringeLab 将光屏图样转化为相对相机响应曲线，使学生能够从图样采集走向模型反演与实验质量评价。

核心功能

• 摄像头、PNG/JPEG/WebP 图片与理想物理仿真三种输入
• 可移动、旋转并通过四角拖动缩放的带状 ROI
• 两点标定、实物尺识别与虚拟标尺套合
• RGB、亮度与自动通道选择，背景扣除和高斯平滑
• 峰值、谷值、亚像素中心、FWHM 与过曝平台检测
• 单缝多级暗纹与双缝多级亮纹波长反演
• 精确几何回归与小角近似结果对照
• Fresnel 数、采样充分度、曝光与标定质量门控
• 95% 扩展不确定度、理想模型拟合与 CSV/JSON/PNG 导出
• 浏览器本地实验参数保存与恢复

教学与实验价值

• 把“看条纹”提升为对相对光强分布的定量分析
• 把公式代入提升为由实验数据驱动的模型反演
• 支持饱和、采样、标定和不确定度的实验质量讨论
• 便于比较理论曲线、真实图样、精确几何与小角近似
• 适用于课堂演示、学生实验和研究性学习

典型使用场景

• 双缝干涉条纹间距与激光波长测量
• 单缝衍射暗纹和中央主极大宽度分析
• 真实实验图样与理想模型比较
• 实验误差、不确定度与远场条件讨论
• 无器材条件下的光学仿真实验预习

技术特点

• React、TypeScript 与 HTML Canvas
• 浏览器 MediaDevices 摄像头接口
• 纯浏览器像素处理与实时曲线绘制
• Web Worker 实物尺检测
• localStorage 本地会话参数保存
• 无外部图像分析后端

后续规划

• 01继续验证不同手机和摄像头的曝光与对焦控制差异
• 02完善明显透视条件下的实物尺单应性校正
• 03补充真实器材条件下的重复测量与教学实证数据
• 04如需可安装体验，补充经过验证的 PWA manifest 与离线缓存策略