阿贝成像原理实验报告
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佛山科学技术学院
实验报告
课程名称近代物理实验实验项目阿贝成像原理和空间滤波
专业班级 10物师姓名邓新炬学号 2010284102 仪器组号指导教师朱星成绩日期 2013年月日
2、关于阿贝成像原理
成像的这两个步骤本质上就是两次傅里叶变换。第一步把物面光场的空间分布()y x g ,变为频谱面上空间频率分布()
y x f f G ,,第二步则是再作一次变换,又将()
y x f f G ,还原到空间分布()y x g ,。
3、空间滤波
空间函数()y x g ,变为频谱函数
()
y x f f G ,,再变回到空间函数()y x g ,(忽略放大率)。
显然如果我们在频谱面(即透镜的后焦面)上放一些不同结构的光阑,以提取(或摒弃)某
些频段的物信息,则必然使像面上的图像发生相应的变化,这样的图像处理称为空间滤波,频谱面上这种光阑称为滤波器。滤波器使频谱面上一个或一部分频率分量通过,而挡住其它频率分量,从而改变了像面上图像的频率成分。例如光轴上的圆孔光栏可以作为一个低通滤波器,而圆屏就可以用作为高通滤波器。
四 实验步骤 1、实验光路调节
在光具座上将小圆孔光阑靠近激光管的输出端,上下左右调节激光管,使激光束能穿过小孔;然后移远小孔,如光束偏离光阑,调节激光管的仰俯,再使激光能穿过小孔,重新将光阑移近,反复调节,直至小孔光阑在光具座上平移时,激光束能通过小孔光阑。 2、阿贝成像原理实验
如实验光路图在物平面上放上一维光栅,用激光器发出的细锐光束垂直照到光栅上,用一短焦距薄透镜(6~10cm )组装一个放大的成像系统,调节透镜位置,使光栅狭缝清晰地成
像在像平面屏上,那么在频谱面上的衍射点如图所示。在频谱面上放上可调狭缝或滤波模板,使通过的衍射点如下图所示:(a)全部;(b)零级;(c)零和 1级;分别记录图片信息。
3、阿贝一波特实验(方向滤波)
(1)光路不变,将一维光栅的物换成二维正交光栅,在频谱面上可以观察到二维分立的光点阵(频谱),像面上可以看到放大了的正交光栅像,测出像面上的网格间距。
(2)在频谱面放上可旋转狭缝光阑(方向滤波器),在下述情况:(a)只让光轴上水平的一行频谱分量通过;(b)只让光轴上垂直的一行频谱分量通过;(c)只让光轴上45°的一行频谱分量通过。记录像面上的图像变化、像面上条纹间距,并做出适当的解释。
五实验数据和数据处理
1.1解释阿贝成像实验
a 全部
b 零级
c 45°角(0、±1级)
傅氏面上通过的衍射像面图像记录分析
a
全部中间亮且最长、两侧
亮度渐低且渐短的竖
条纹
光全部通过,光信息
无遗失
b 0级边缘模糊亮斑只有零级,无法成像
c
0、±1级竖条纹组成的红色亮
斑
干涉成像,只显示大
体
2
解释阿贝-波特实验a 全部
d横线
a 全部正交线条纹。无干涉,不成像
c
横线竖条纹,中间最
亮最长,两侧变
暗并且变短
通过横向一维光
栅信息
d
竖线横条纹,中间最
亮最长,两侧变
暗并且变短
通过竖向一维光
栅信息
在频谱面上放上可调狭缝或滤波模板,挡去频谱某些空间的频率成分,则会使像发生变化。3空间滤波
像屏上出现一放大倒立红色“光”字
六实验结果
实验结果如上。不同角度的傅叶面通过的衍射成像信息不同。
七实验分析
通过该实验,我收获很大,特别是在调节光路时,要细心,同时还要耐性。要认真分析成像的原因。