大学物理仿真实验傅里叶光学_第1页
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1、姓名：班级：大学物理仿真实验傅里叶光学实验学号：实验名称傅里叶光学实验一、实验目的1学会利用光学元件观察傅立叶光学现象。2掌握傅立叶光学变换的原理，加深对傅立叶光学中的一些基本概念和基本理论的理解，如空间频率、空间频谱、空间滤波和卷积等。二、实验所用仪器及使用方法防震实验台，He-Ne激光器，扩束系统（包括显微物镜，针孔（30顷），水平移动调整器），全反射镜，透镜及架（f=+150mm,f=+100mm）,50线/mm光栅滤波器，白屏三、实验原理平面波Ee（x,y）入射到p平面（透过率为心刃）在p平面后Z=0处的光场分布为：E（x,y）=”"）Ee（x,y）图根据惠更斯原理（Huyg

2、ens'Principle）,在p平面后任意一个平面p'处光场的分布可看成p平面上每一个点发出的球面波的组合，也就是基尔霍夫衍射积分（Kirchhoff'sdiffractionintegral）。|I肿y眄,7应0，尸）g弍皆声旳这里：几=球面波波长;n=p平面（x,y）的法线矢量;(1)K=几（波数）'几是位相和振幅因子；cos（n,r）是倾斜因子；在一般的观察成像系统中，cos（n,r）讯1。刃+玄切+冷茲，分母项中产z1）式可用菲涅尔衍射积分表示：（菲涅尔近似Fresnelapproximation）II尹rr屮-川打-讷当z更大时，即Z几时，公式（2）

3、进一步简化为夫琅和费衍射积分:丑&,丁二U._y丁诊応危dxdy这里:C(x,y,z)=位相弯曲因子。如果用空间频率做为新的坐标有:若傅立叶变换为E(yx,v=FE(x,y-)=|釵“卢心曲必旳(3)式的傅立叶变换表示如下：E(x',y',z)FE(x,y)=/&yltg"才CE冷i、可见空间频率越高对应的衍射角也越大，当z越大时，衍射频谱也展的越宽；由于感光片和人眼等都只能记录光的强度(也叫做功率谱)，所以位相弯曲因子I他丹2身万国应“1F理论上可以证明,如果在焦距为f的汇聚透镜的前焦面上放一振幅透过率为g(x,y)的图象作为物，并用波长为丘的单色平面波垂直照明图象，则在透镜后焦面上的复振幅分布就是g(x,y)的傅立叶变换&(兀，其中空间频率久，几与坐标2仁=i_=的关系为：，。故°丿)面称为频谱面(或傅氏面，由此可见，复杂的二维傅立叶变换可以用一透镜来实现，称为光学傅立叶变换，频谱面上的光强分布，也就是物的夫琅禾费衍射图。四、实验结果1.圆孔2.方孔

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