傅里叶光学讲义

三级实验讲义 赵伟 郑虹 傅里叶光学实验

谱），不过只有一个位相因子的差别，对于一般情况的滤波处理可以不考虑。这个光路的优点是光路简单，是显微镜物镜成像的情况—可以得到很大的象以便于观察，这正是阿贝当时要改进显微镜的分辨本领时所用的光路。 实验内容：

测小透镜的焦距f1 （付里叶透镜f2=45.0CM）.

光路：直角三棱镜→望远镜（倒置）（出射应是平行光）→小透镜→屏 思考：如何测焦距？ 1. 夫琅和费衍射：

光路：直角三棱镜→光栅→屏（此光路满足远场近似） （1）利用夫琅和费衍射测一维光栅常数；

光栅方程：dsinθ=kλ 其中,k=0,±1, ±2, ±3,… 请自己选择待测量的量和求光栅常数的方法。

记录一维光栅的衍射图样、可看到哪些级？记录 0级、±1级、±2级光斑的位置； （2）记录二维光栅的衍射图样.

图5 实验光路图

3.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：直角三棱镜→光栅→小透镜→滤波范本（位于空间频谱面上）→屏 思考：空间频谱面在距小透镜多远处？图样应是何样？

（1）一维光栅：（滤波范本自制，一定要注意戴眼镜保护；可用一张纸，一根针扎孔来制作，也可用其他方法）.

a.滤波范本只让 0级通过; b.滤波范本只让0、±1级通过; c.滤波范本只让0、±2级通过; （2）二维光栅：

a.滤波范本只让含0级的水平方向一排点阵通过； b.滤波范本只让含0级的竖直方向一排点阵通过； c.滤波范本只让含0级的与水平方向成45一排点阵通过； d.滤波范本只让含0级的与水平方向成135一排点阵通过.

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图7 二维光栅的空间滤波 4.“光”字屏滤波：

物面上是规则的光栅和一个汉字组成迭加，在实验中我们要得到如下结果： a．在象面上仅看到一个汉字“光” ；应如何操作？写出相应过程.

b．如何操作可看到像面上是“光”字中仅有横条纹，或“光”字中仅有竖条纹. 思考题:

1、在实验内容（1）中如果挡掉零级光斑，让所有高级衍射光斑透过，在象平面得到的像是什么样的？分析以下情况a.光栅透光缝a<光栅周期d/2，b. 光栅透光缝a>光栅周期d/2，c. 光栅透光缝a=光栅周期d/2。

2、请说明若要自己组装一个准直光扩束镜，请给出利用两个光学元件的组装方法。 参考文献

[1]J.W.顾德门着，詹达三等译，《傅里叶光学导论》，科学出版社，1979年，北京。 [2]苏显渝、李继陶编着，《信息光学》，科学出版社，2000年，北京。 [3]宋菲君编着，《近代光学信息处理》，北京大学出版社，2001年，北京。