傅里叶光学实验教学计划范文

实验简介

傅里叶光学是光学领域的一个重要分支，它是利用傅里叶分析的数学方法来解决光学问题。光学中可以利用傅里叶分析的主要原因是由于光学系统在一定条件下的线性性和空间不变性。利用了傅里叶变换就可以从频谱的角度去分析图像信息，对应于通讯理论的时间频谱在光学系统中叫做空间频谱。为了改善图像信息的质量或提取图像信息的某种特征可以利用空间滤波的方法。

实验原理

n原理图和简单说明

用平行光照明放在傅里叶透镜物方焦平面上的图片（例如一个光栅），在其像方焦平面上得到图片的傅里叶频谱，由于透镜口径的限制图像的高频分量（如图光束1和2）不能到达像方焦平面和象平面，所以成像的清晰度（即分辨率）降低。

教学重点

n傅里叶变换的定义和基本性质。

n透镜的傅里叶变换性质。

n阿贝成像和空间滤波的基本概念。

教学难点

n空间滤波的实现和现象的观察。

自测题

n为什么实验中使用的傅里叶透镜的口径一般较大，焦距较长？

答案：因为图像频谱的尺寸为：x’/lf，所以对于同一图像，焦距越长其衍射频谱的尺寸也越大，这样对频谱处理起来较方便，如要滤掉某个频谱分量等。而透镜口径较大则透过的高频分量越多，得到的像越清晰。

n一般的透镜系统可以看成高通滤波器还是低通滤波器，为什么？

答案：一般的透镜系统可以看成低通滤波器。因为透镜的口径有限，一般只能让与光轴倾角不大的光束—即低频分量通过。与光轴倾角较大的光束如原理图所示不能进入光学系统成像。

n显微物镜的成像分辨率决定于其什么指标？

答案：数值孔径，由瑞利判据可知，显微物镜可以分辨的物体的细节为：。显微物镜的数值孔径与放大率是匹配的，显微物镜的放大率越大其数值孔径也越大。

n实验装置如原理图，图片为一个周期为d