一种阿贝-波特实验再现的方法-论文.pdf

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1、第27卷第2期大学物理实验VoL27N0．22014年4月PHYSICAIEXPERIMENT()FC()JLEGEApr．2(){文章编号：10072934(2014)020018—06一种阿贝．波特实验再现的方法罗剑峰，王晓峰，张海良，尹红伟，兰勇(国防科学技术大学，湖南长沙410073)摘要：用直径为0．24mm的不锈钢金属丝细丝网格制作细丝网格教学道具，给出了具体制作方法。利用当前先进的微钻技术在0．2mm厚的薄铜片上精确加工出直径为0．1、0．2、0．3和0．5FIlI1的四个4,-fLN作出低通滤波器，比较了不同大小孔径d,-~L的低

2、通滤波效果。利用大头针的针尖制作出高通滤波器，并购买狭缝滤波器，从而将阿贝波特实验成功再现。关键词：阿贝一波特实验；空间滤波；空间频率；光学信息处理中图分类号：0438文献标志码：A“阿贝成像原理与空间滤波”是近代物理实验丁(，／)：II￡(z，)expEj-2丌(’+课信息光学部分的一个实验[，它用清晰、直观的JJ一yf)]d．rdy(1)实验现象有力地证明了阿贝二次成像理论的正确上式中t(ar，)为物平面处透射光的复振幅分布，性，清晰地揭示了空间频率和空间频谱的物理概丁(／，_，’)为频谱面上的复振幅分布，空间频率：念，成为信息光学理论建立的

3、基础。通过该实验／一_厂()、／—v／()，f为透镜焦距。从频谱可以让学生加深对信息光学中空间频率和空间频面到像平面为成像过程第二步，对应一次傅tl{谱概念的理解，熟悉空间滤波的简单光路，掌握高逆变换：通滤波、低通滤波和方向滤波等简单滤波技术，了r解光学信息处理的基本方法[1-。(z，)一II丁(，r／)exp[一2丌J一最近曹斓等]以液晶光阀显示的图像作为光(+)]d~：dr／(2)学4f系统的输人研究了阿贝一波特实验现象。宋上式中t(1-，)为像平面上的复振幅分布。胜华等[5]研究了阿贝波特实验系统参数的优化在第一步里，光被物体衍射后在频谱面

4、上分设计。解形成各种频率的空间频谱，实际是物体所包含的空间结构信息按照空间频率进行的“分类”。频1阿贝二次成像理论谱面上每一点均具有以下四点明确的物理意义1：(1)频谱面上任一点对应着物面上一个1873年阿贝首次提出了与几何光学传统成间频率成份；(2)光点离谱面中心的距离，标志着像理论完全不同的观念，他认为在相干光照射物物面上该频率成分的高低。离中心远的点代表物体后，透镜的成像过程可分为两步：第一步，相干面上的高频成份，反映物的细节；靠近中心的点代光照射物体后所产生的衍射光，经透镜后在透镜表物面上的低频成份，反映物的背景和轮廓；中心的后焦面形成夫

5、琅和费衍射图样，形成频谱，透镜亮点是。级衍射即零频，它不包含任何物的信息，后焦面也叫频谱面，这一步衍射起“分频”作用；第反映在像面上呈现均匀光斑而不能成像。(3)光二步，这些频谱成为新的次波源，由它们发出的球点的方向，指出物平面上该频率成份的方向，例如面波在像平面上干涉而形成物的像，这一步干涉横向的谱点表示物面有纵向栅缝。光点的强弱表起“合成”作用l]。如图1所示，从物平面到频谱示物面上该频率成份相对强度的大小。在第二步面为成像过程第一步，对应一次傅立叶变换：里，按空间频率分类分布的空间信息进行了“组收稿日期：2014l2一O7一种阿贝波特实验再

6、现的方法234qL的滤波效果创造了条件。再结合水平和竖直大学出版社，2009：193—194．狭缝滤波器，成功将阿贝一波特实验再现。精彩展[3]吕乃光．傅里叶光学[M]．北京：机械工业出版社，2006：298．示了各种滤波器的滤波效果，并进行了仔细分析，[4]曹斓，罗希，阎晓娜，等．液晶光阀的像素结构在光深刻揭示了空间频率和空间频谱的物理概念。研学4f系统成像中作用的讨论[J]．物理实验，2010，究可供信息光学空间滤波的实验教学参考。30(7)：4446．参考文献：[5]宋胜华，时立华，朱伟利，等．经典阿贝一波特和空间滤波学生实验系统的优化设计

7、及其实验验证EJ]．中[1]刘列，杨建坤，卓尚攸，等．近代物理实验[M]．长沙：央民族大学学报：自然科学版，2005，14(2)：164国防科技大学出版社，2000：121124．]7O[2]王仕瑶．信息光学理论与应用EM]．北京：北京邮电AmethodtoReconstructtheAbbe-PorterExperimentLUOJian-feng，WANGXiao—feng，ZHANGHai—liang，YINHong—wei，LANYong(NationalUniversityofDefenseTechnology，HunanChangsh

8、a410073)Abstract．Thefilamentgriddingteachingaidismadefrommetalfilame