傅里葉光學實驗報告.docVIP

實驗原理：（略）實驗儀器：光具座、氦氖激光器、白色像屏、作為物的一維、二維光柵、白色像屏、傅立葉透鏡、小透鏡實驗內容與數(shù)據(jù)分析1測小透鏡的焦距f1 （付里葉透鏡f2=45.0CM）光路：激光器望遠鏡（倒置）（出射應是平行光）小透鏡屏操作及測量方法：打開氦氖激光器，在光具座上依次放上擴束鏡，小透鏡和光屏，調節(jié)各光學元件的相對位置是激光沿其主軸方向射入，將小透鏡固定，調節(jié)光屏的前后位置，觀察光斑的會聚情況，當屏上亮斑達到最小時，即屏處于小透鏡的焦點位置，測量出此時屏與小透鏡的距離，即為小透鏡的焦距。12387.4189.2186.5075.2276.0174.8312.1913.2011.672利用弗朗和費衍射測光柵的的光柵常數(shù)光路：激光器光柵屏（此光路滿足遠場近似）在屏上會觀察到間距相等的k級衍射圖樣，用錐子扎孔或用筆描點，測出衍射圖樣的間距，再根據(jù)測出光柵常數(shù)（1）利用夫瑯和費衍射測一維光柵常數(shù)；衍射圖樣見原始數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)列表：各級坐標光具位置-2級-1級0級1級2級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取第一組數(shù)據(jù)進行分析：忽略b類不確定度：則（2）記錄二維光柵的衍射圖樣并測量其光柵常數(shù).二維衍射圖樣如原始數(shù)據(jù)中所示取一組數(shù)據(jù)分析：故3.利用空間頻譜測量一維、二維光柵常數(shù)光路：激光器光柵透鏡屏（位于空間頻譜面上）（1）利用空間頻譜的方法測量一維光柵常數(shù)取k=1（2）利用空間頻譜的方法測量二維光柵常數(shù)取k=1比較兩種方法計算的結果后發(fā)現(xiàn)，二維光柵常數(shù)的計算結果相差較大，分析誤差產生的原因可能為：1.衍射光斑是用筆描點記錄的，需要依靠試驗者的判斷，會出現(xiàn)較大誤差；2.光斑的間距是由鋼尺測紙上的點而得，由于測量時會產生誤差；3.利用公式計算式用了近似，也會帶來一定的誤差；4.觀察并記錄下述傅立葉頻譜面上不同濾波條件的圖樣或特征；光路：激光器光柵小透鏡濾波模板（位于空間頻譜面上）墻上屏空間頻譜面經過小透鏡的焦點，此時圖樣為清晰的一排點列（1）一維光柵：（濾波模板自制，一定要注意戴眼鏡保護；可用一張紙，一根針扎空來制作，也可用其他方法）.a.濾波模板只讓 0級通過;現(xiàn)象：屏上只出現(xiàn)一個0級光斑的輪廓，無條紋b.濾波模板只讓0、1級通過;現(xiàn)象：屏上出現(xiàn)平行且豎直的條紋c.濾波模板只讓0、2級通過;現(xiàn)象：屏上出現(xiàn)更為清晰并分布面較大的平行且豎直的條紋（2）二維光柵：a.濾波模板只讓含0級的水平方向一排點陣通過；現(xiàn)象：屏上只出現(xiàn)豎直條紋b.濾波模板只讓含0級的豎直方向一排點陣通過；現(xiàn)象：屏上只出現(xiàn)水平條紋c.濾波模板只讓含0級的與水平方向成45O一排點陣通過；現(xiàn)象：屏上只出現(xiàn)與水平方向成135方向的條紋d.濾波模板只讓含0級的與水平方向成135O一排點陣通過.現(xiàn)象：屏上只出現(xiàn)與水平方向成45方向的條紋5.“光”字屏濾波物面上是規(guī)則的光柵和一個漢字“光”疊加而成，在實驗中要求得到如下結果：a.如何操作在像面上僅能看到像面上是“光”，寫出操作過程.操作過程：在大透鏡的后焦面上加一個只讓0級中間點通過的濾波模板b.如何操作在像面上僅能看到像面上是橫條紋，寫出操作過程；操作過程：在大透鏡的后焦面上加一個只讓含0級的豎直方向一排點陣通過的濾波模板c.如何操作在像面上僅能看到像面上是豎條紋，寫出操作過程；操作過程：在大透鏡的后焦面上加一個只讓含0級的水平方向一排點陣通過的濾波模板由實驗4.5可得，對像的垂直結構起作用的是沿水平方向的頻譜分量，反之亦然。由阿貝成像原理可得，當用空間濾波器提取某些頻譜分量時，若已知能產生這些相應的弗朗和費衍射斑的光柵的形狀，便可推知其像的圖樣。思考題1 透鏡前焦面上是50條/mm的一維光柵，其頻譜面上的空間頻率各是多少？相鄰兩衍射點間距離是多少？已知f=50cm,波長為632.8nm。由得由 2