阿贝成像原理实验报告学习资料

1、此文档来源于网络,如有侵权请联系网站删除佛山科学技术学院实 验 报告课程名称近代物理试验试验项目阿贝成像原理和空间滤波仪器组号日专业班级 10物师姓名邓新炬学号 2022284102 指导老师朱星成果日期 2022年月一. 试验目的1. 明白透镜孔径对成像的影响和简洁的空间滤波；2. 把握在相干光条件下调剂多透镜系统的共轴；3. 验证和演示阿贝成像原理,加深对傅里叶光学中空间频率、空间频谱和空间滤波概念的懂得；4. 初步明白简洁的空间滤波在光信息处理中的实际应用 . 二. 试验仪器GP-78 光具座JSQ-250 氦氖激光器及电源物（光栅）光阑片；透镜 3（f=15mm 、f=70mm 、f=

2、225mm ）三 试验原理1、关于傅里叶光学变换设有一个空间二维函数 g x , y,其二维傅里叶变换为：G f x , f y F g x , y g x , y exp i 2 f x x f y y dxdy式中 f x、f y 分别为 x 、 y 方向的空间频率,g x , y 是 G f x , f y 的逆傅里叶变换,即：1g x , y F G f x , f y G f x , f y exp i 2 f x x f y y df x df y该式表示：任意一个空间函数 g x , y 可表示为无穷多个基元函数 exp i 2 f x x f y y 的线性叠加；G f x ,

3、 f y df x df y 是相应于空间频率为 f x、f y 的基元函数的权重,G f x , f y 称为 g x , y 的空间频谱；理论上可以证明, 对在焦距为 f 的会聚透镜的前焦面上放一振幅透过率为 g x , y 的图像作为物, 并用波长为 的单色平面波垂直照明,就在透镜后焦面 x , y 上的复振幅分布就是 g x , y 的傅里叶变换G f x , f y,其中空间频率 xf、f y 与坐标 x 、 y 的关系为：xf xfyf yf只供学习沟通用此文档来源于网络,如有侵权请联系网站删除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

4、fx,fygx,y变为频谱面上空间频率分布Gfx,fy,其次步就是再作一次变换,又将G仍原到空间分布gx,y；3、空间滤波空间函数gx,y变为频谱函数Gfx,fy,再变回到空间函数gx,y（忽视放大率） ；明显假如我们在频谱面（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,就必定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重量通过,而挡住其它频率重量, 从而转变了像面上图像的频率成分；波器,而圆屏就可以用作为高通滤波器；四 试验步骤1、试验光路调剂例如光轴上的圆孔光栏可以作为一个低通滤在光具座

5、上将小圆孔光阑靠近激光管的输出端,上下左右调剂激光管,使激光束能穿过小孔；然后移远小孔,如光束偏离光阑,调剂激光管的仰俯,再使激光能穿过小孔,重新 将光阑移近,反复调剂,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、阿贝成像原理试验 照试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（610cm）组装一个放大的成像系统,调剂透镜位置,使光栅狭缝清晰地成只供学习沟通用此文档来源于网络,如有侵权请联系网站删除 像在像平面屏上, 那么在频谱面上的衍射点如以下图；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

6、）零和 1 级；分别记录图片信息；3、阿贝一波特试验（方向滤波）（1）光路不变,将一维光栅的物换成二维正交光栅,在频谱面上可以观看到二维分立 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）,在下述情形：（a）只让光轴上水平的一行频谱重量通过； （b）只让光轴上垂直的一行频谱重量通过；（c）只让光轴上45 的一行频谱重量通过；记录像面上的图像变化、像面上条纹间距,并做出适当的说明；五 试验数据和数据处理1. 1 说明阿贝成像试验a 全部只供学习沟通用此文档来源于网络,如有侵权请联系网站删除b 零级c 45 角（ 0、 1

7、 级）只供学习沟通用此文档来源于网络,如有侵权请联系网站删除a 傅氏面上通过的衍射像面图像记录分析全部中间亮且最长、两侧光全部通过,光信息亮度渐低且渐短的竖无遗失条纹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干涉成像,只显示大斑体2 说明阿贝 -波特试验 a 全部只供学习沟通用此文档来源于网络,如有侵权请联系网站删除c 左斜线d 横线只供学习沟通用此文档来源于网络,如有侵权请联系网站删除e 竖线a 全部正交线条纹；无干涉,不成像c 横线竖条纹,中间最通过横向一维光亮最长,两侧变栅信息暗并且变短d 竖线横条纹,中间最通过竖向一维光亮最长,两侧变栅信息暗并且变短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,就会使像发生变化；3 空间滤波