傅里叶光学实验报告.doc

实验原理：（略）实验仪器：光具座、氦氖激光器、白色像屏、作为物的一维、二维光栅、白色像屏、傅立叶透镜、小透镜实验内容与数据分析1测小透镜的焦距f1 （付里叶透镜f2=45.0CM）光路：激光器望远镜（倒置）（出射应是平行光）小透镜屏操作及测量方法：打开氦氖激光器，在光具座上依次放上扩束镜，小透镜和光屏，调节各光学元件的相对位置是激光沿其主轴方向射入，将小透镜固定，调节光屏的前后位置，观察光斑的会聚情况，当屏上亮斑达到最小时，即屏处于小透镜的焦点位置，测量出此时屏与小透镜的距离，即为小透镜的焦距。12387.4189.2186.5075.2276.0174.8312.1913.2011.672利用弗朗和费衍射测光栅的的光栅常数光路：激光器光栅屏（此光路满足远场近似）在屏上会观察到间距相等的k级衍射图样，用锥子扎孔或用笔描点，测出衍射图样的间距，再根据测出光栅常数（1）利用夫琅和费衍射测一维光栅常数；衍射图样见原始数据；数据列表：各级坐标光具位置-2级-1级0级1级2级1-13.0-6.906.814.1126.1483.0543.092-12.5-5.506.613.1110.1571.6538.53-10.6-5.206.011.0114.4580.8033.65取第一组数据进行分析：忽略b类不确定度：则（2）记录二维光栅的衍射图样并测量其光栅常数.二维衍射图样如原始数据中所示取一组数据分析：故3.利用空间频谱测量一维、二维光栅常数光路：激光器光栅透镜屏（位于空间频谱面上）（1）利用空间频谱的方法测量一维光栅常数取k=1（2）利用空间频谱的方法测量二维光栅常数取k=1比较两种方法计算的结果后发现，二维光栅常数的计算结果相差较大，分析误差产生的原因可能为：1.衍射光斑是用笔描点记录的，需要依靠试验者的判断，会出现较大误差；2.光斑的间距是由钢尺测纸上的点而得，由于测量时会产生误差；3.利用公式计算式用了近似，也会带来一定的误差；4.观察并记录下述傅立叶频谱面上不同滤波条件的图样或特征；光路：激光器光栅小透镜滤波模板（位于空间频谱面上）墙上屏空间频谱面经过小透镜的焦点，此时图样为清晰的一排点列（1）一维光栅：（滤波模板自制，一定要注意戴眼镜保护；可用一张纸，一根针扎空来制作，也可用其他方法）.a.滤波模板只让 0级通过;现象：屏上只出现一个0级光斑的轮廓，无条纹b.滤波模板只让0、1级通过;现象：屏上出现平行且竖直的条纹c.滤波模板只让0、2级通过;现象：屏上出现更为清晰并分布面较大的平行且竖直的条纹（2）二维光栅：a.滤波模板只让含0级的水平方向一排点阵通过；现象：屏上只出现竖直条纹b.滤波模板只让含0级的竖直方向一排点阵通过；现象：屏上只出现水平条纹c.滤波模板只让含0级的与水平方向成45O一排点阵通过；现象：屏上只出现与水平方向成135方向的条纹d.滤波模板只让含0级的与水平方向成135O一排点阵通过.现象：屏上只出现与水平方向成45方向的条纹5.“光”字屏滤波物面上是规则的光栅和一个汉字“光”叠加而成，在实验中要求得到如下结果：a.如何操作在像面上仅能看到像面上是“光”，写出操作过程.操作过程：在大透镜的后焦面上加一个只让0级中间点通过的滤波模板b.如何操作在像面上仅能看到像面上是横条纹，写出操作过程；操作过程：在大透镜的后焦面上加一个只让含0级的竖直方向一排点阵通过的滤波模板c.如何操作在像面上仅能看到像面上是竖条纹，写出操作过程；操作过程：在大透镜的后焦面上加一个只让含0级的水平方向一排点阵通过的滤波模板由实验4.5可得，对像的垂直结构起作用的是沿水平方向的频谱分量，反之亦然。由阿贝成像原理可得，当用空间滤波器提取某些频谱分量时，若已知能产生这些相应的弗朗和费衍射斑的光栅的形状，便可推知其像的图样。思考题1 透镜前焦面上是50条/mm的一维光栅，其频谱面上的空间频率各是多少？相邻两衍射点间距离是多少？已知f=50cm,波长为632.8nm。由得由 2