阿贝成像实验报告

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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划阿贝成像实验报告　　物理实验研究性报告　　——阿贝成像原理和空间滤波　　摘要：本文描述了在阿贝成像原理与空间滤波实验中看到的一些有趣的光学实验现象，计算了空间频率和光栅基频，并对不同滤波器产生的现象作出了简要解释，此外本文还简单分析了空间滤波，并对频谱面的位置做了简单计算。关键字：阿贝成像原理空间频谱空间滤波傅立叶光学变换　　一、实验目的　　1．了解透镜孔径对成像的影响和两种简单的空间滤波。　　2．掌握在相干光条件下调节多透镜系统的共轴。　　3．验证和演示阿贝成像原理

2、，加深对傅里叶光学中空间频谱和空间滤波概念的理解。　　4．初步了解简单的空间滤波在光信息处理中的实际应用。　　二、实验原理　　1、傅立叶变换在光学成像系统中的应用。　　在信息光学中、常用傅立叶变换来表达和处理光的成像过程。目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　设一个xy平面上的光场的振幅分布为g(x,y)，可以将这样一个空间分布展开为一系列基元函数exp[iz?(fxx?fyy

3、)]的线性叠加。即　　?　　g(x,y)?　　????G(fxfy)exp[2?(fxx?fyy)]dfxdfy(1)　　量纲为L?1；fx，fy为x,y方向的空间频率，G(fxfy)是相应于空间频率为fx，　　fy的基元函数的权重，也称为光场的空间频率，G(fxfy)可由下式求得：　　?　　G(x,y)?　　????g(x,y)exp[?2i?(fx?fxyy)]dxdy(2)　　g(x,y)和G(fxfy)实际上是对同一光场的两种本质上等效的描述。　　当g(x,y)是一个空间的周期性函数时，其空间频率就是不连续的。例如空间　　频率为f0的一维光栅，其光振幅分布展开成级数：　

4、　g(x)?　　n????G?nexp[i2?nf0x]　　相应的空间频率为f=0，f0，f0。　　2、阿贝成像原理目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　傅立叶变换在光学成像中的重要性，首先在显微镜的研究中显示出来。E.阿贝在1873年提出了显微镜的成像原理，并进行了相应的实验研究。阿贝认为，在相干光照明下，显微镜的成像可分为两个步骤，第一个步骤是通过物的衍射光在物镜后焦面上形

5、成一个初级衍射图。第二个步骤则为物镜后焦面上的初级衍射图向前发出球面波，干涉叠加为位于目镜焦面上的像，这个像可以通过目镜观察到。　　成像的这两步骤本质上就是两次傅立叶变换，如果物的振幅分布是g(x,y)，可以证明在物镜后面焦面x'，y'上的光强分布正好是g(x,y)的傅立叶变换G(fxfy)。x'y'　　。所以第一步骤起的作?F?F　　用就是把一个光场的空间分布变成为：空间频率分布；而第二步骤则是又一次傅氏变换将G(fxfy)又还原到空间分布。　　下图显示了成像的这两个步骤，为了方便起见，我们假设物是一个一维光栅，平行光照在光栅上，经衍射分解成为向不同方向的很多束平行光。经过物

6、镜分别聚集在后焦面上形成点阵，然后代表不同空间频率的光束又从新在像平面上复合而成像。　　图1阿贝成像原理目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　但一般说来，像和物不可能完全一样，这是由于透镜的孔径是有限的，总有一部分衍射角度较大的高次成分不能进入到物镜而被丢弃了，所以像的信息总是比物的信息要少一些，高频信息主要是反映物的细节的，如果高频信息受到了孔径的阻挡而不能到达像平面，则无论

7、显微镜有多大的放大倍数，　　也　　不可能在像平面上分辨出这些细节，这是显微镜分辨率受到限制的根本原因，特别当物的结构是非常精细，或物镜孔径非常小时，有可能只有0级衍射能通过，则在像平面上就完全不能形成图像。　　3、光学空间滤波　　上面我们看到在显微镜中物镜的孔径实际上起了一个高频滤波的作用，这就启示我们，如果在焦平面上人为的插上一些滤波器以改变焦平面上光振幅和位相就可以根据需要改变像平面上的频谱，这就叫做空间滤波。最简单的滤波器就是把一些特殊形式的光阑插到焦平面上，使一个或几个频率分量能通过