付立叶光学实验(278)

傅里叶光学实验

学号： PB04210278 姓名： 高通

试验目的：通过试验，加深对傅里叶光学的认识

试验原理：

1）实验装置图：

物函数f(x 1,y 1)的坐标x 1、y 1和频谱函数F(u,v)的坐标u 、v 的关系为f y v f x u λλ11,==, 其中λ为光的波长，f 为透镜的焦距。 2）频谱和滤波：

下面为矩形同光孔和它的频谱：

对于一维光栅产生的频谱，形状类

似上图横轴的部分，其原理是类似的。

试验内容：1）透镜焦距：

小透镜：原始数据：56.50——68.20，68.50，68.52（cm ） 焦距f1=11.91cm

大透镜：原始数据：52.80——97.60，97.55，97.75（cm ） 焦距：f2=44.83cm

2）光栅常数：

一维光栅像点间距测量：

原始数据（cm ）：0——1.45——2.15——2.85——4.30 0——1.45——2.10——2.85——4.30 0——1.45——2.15——2.90——4.30 考虑缺级，得出点间距x1= 0.70 cm

光栅常数 d=（632.8nm*44.83cm ）/0.70cm=40526nm

3) 滤波后的现象：

一维光栅：

0级滤波：无条纹

+-1级滤波：出现细密的条纹（相对于无滤波）

0、1级滤波：出现与无滤波相似的条纹

二维光栅：

横孔滤波：出现竖起的条纹

竖孔滤波：出现横着的条纹

45度孔滤波：出现与孔方向垂直的条纹

“光”字屏：

无滤波：出现一个“光”字，字上有横竖整齐排列的点阵

横孔滤波：“光”字上有竖起的条纹

竖孔滤波：“光”字上有横着的条纹

45度斜孔滤波：“光”字上有与滤波孔垂直的条纹

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。

答：像是更细密的条纹（因为高频的光产生的衍射条纹更细密）。

对于频谱：

1）光栅透光缝a=光栅周期d/2时，在偶数级的光斑是缺级的；

2）a

3）a>d/2时，将不会出现缺级的情况。

2．说明实验实例（2）中如果正交光栅的周期为0.01毫米，透镜的焦距为300毫米，照明光的波长为633纳米，求低通滤波器的直径最大为多少？

答：一级光栅距零级光栅x1=（633nm*300mm）/0.01mm=1.899cm

所以低通滤波器的最大直径D=2*x1=3.798cm