lect_11_4澤尼克的相襯法

1、4 澤尼克的相襯法 1. 相位物與相位襯度相位物: 無色透明物體而厚度或折射率不均勻的物 體。數(shù)學(xué)描述: 屏函數(shù)為相位型),(),(yxieyxt),(),(2),(yxdyxnyx相位襯度: 以亮度的變化反映相位的變化。根本方法: 光的干預(yù)。數(shù)學(xué)圖象:A 相位物的透射場(chǎng)A A 與參考光迭加的干預(yù)場(chǎng)根本裝置 (較大相位物 ): 馬赫干預(yù)儀GGMM 相位物 調(diào)相器 透鏡 接收屏2. 澤尼克的相襯法 對(duì)微小相位物無法采用干涉裝置。 澤尼克的相襯法: 在頻譜面加變換光具, 使經(jīng)變換的光等效于物光與參考光的迭加產(chǎn)生的光。 設(shè)物鏡后某處物光波前函數(shù)為 , 參 考 光波前函數(shù)為 。要求 或),(OU),(

2、RU),(),(),(),(OROUHUU),(1),(hH要求參考光 ),(),(),(ORUhU為平行光, 其傅利葉頻譜接近狄拉克 d 函數(shù)。所以在頻譜面上式可以成立。H(,) 頻譜面UoUo +UR 相位物 相襯像 改變頻譜面中心光場(chǎng)的振幅或相位, 相當(dāng)于在物光場(chǎng)上迭加一個(gè)平行光的參考光束, 于是像場(chǎng)出現(xiàn)干預(yù)圖樣, 干預(yù)圖樣變換反映相位物的厚度或折射率的變化。01),(diaeh 頻譜面中心 其它區(qū)域 改變頻譜面中心光場(chǎng) 自生參考光未染色的鼠腎切片的明場(chǎng)像和相襯像青蛙瞬膜上皮的顯微鏡像, 100 倍物鏡。 (a) 明場(chǎng)像 N.A.=0.25, (b) 明場(chǎng)像, 一半光闌 (c) 明相襯像

3、, (d) 暗相襯像3. 相襯度與相移量的關(guān)系 等效物場(chǎng) ： 等效物場(chǎng)光強(qiáng):( , )( , )1ix yiOUx yA eaed221(22cos2 cos()2 cos )iiOII eaeIaaaddd等效物場(chǎng)光強(qiáng)的變化:2sinsin()OIIad對(duì)于弱相位調(diào)制相位物 ( 很小) , d=/2 時(shí)反襯度最大。1aeid2(2cos2cos()OII add此時(shí) 如 d=/2 , 則22(2 sin )21OII aaa Ia d=-/2 明相襯, d= /2 暗相襯。a 越小反襯度越大。在頻譜面改變中心光場(chǎng)相位 d=p/2 , 同時(shí)衰減光場(chǎng)強(qiáng)度可以獲得較大的相位反襯。但 a 不應(yīng)過小,

4、 否那么212 (1 cos )iOII eI反襯度降低。a=0, 暗場(chǎng)法。適用于非相位物的細(xì)節(jié)觀測(cè)。4. 對(duì)照明光相干性的要求 實(shí)際調(diào)相器的中心調(diào)相區(qū)具有有限的大小，而產(chǎn)生的自生參考光也具有有限的寬度。 要保證自生參考光與物光之間的相干性而產(chǎn)生相襯，那么在物面上物光在自生參考光的截面內(nèi)必須是相干的，即在物面上，照明光空間相干區(qū)的寬度應(yīng)大于自生參考光的寬度。而自生參考光的寬度那么相當(dāng)與產(chǎn)生與調(diào)相器的中心調(diào)相區(qū)一致的夫瑯禾費(fèi)衍射斑的衍射孔的尺度。 顯微鏡的照明光源是一個(gè)置于聚光透鏡前焦面的被照亮的光欄。光欄的尺度決定了照明光空間相干區(qū)的寬度。要保證自生參考光與物光之間的相干性，光欄在物鏡后焦面所成的像必須小與調(diào)相區(qū)尺度的1/2。 相襯顯微鏡采用環(huán)形照明光闌, 在頻譜面采用相應(yīng)的環(huán)狀調(diào)相器。這樣可以同時(shí)保證良好的空間相干性、照明亮度和較高的分辨本領(lǐng)。 采用環(huán)形光闌, 光源各點(diǎn)自身產(chǎn)生的光場(chǎng)有良好的空間相干性, 不同點(diǎn)對(duì)應(yīng)頻譜面的 0 頻譜點(diǎn)互不重疊。 照明光場(chǎng)的空間相干性不影響成像, 但直接影響光學(xué)頻譜變換。Frits (Frederik) Zernike1888 - 1966The Nobel Prize in Physics 19535. 觀察相位物的其它方法 暗場(chǎng)法: 對(duì)物光作高通濾波; 紋影法: 擋去一半頻譜; 離焦法: 偏離像面接收; 微分法: 產(chǎn)生一對(duì)相位相反,