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實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)介

傅里葉光學(xué)是光學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)重要分支，它是利用傅里葉分析的數(shù)學(xué)方法來解決光學(xué)問題。光學(xué)中可以利用傅里葉分析的主要原因是由于光學(xué)系統(tǒng)在一定條件下的線性性和空間不變性。利用了傅里葉變換就可以從頻譜的角度去分析圖像信息，對(duì)應(yīng)于通訊理論的時(shí)間頻譜在光學(xué)系統(tǒng)中叫做空間頻譜。為了改善圖像信息的質(zhì)量或提取圖像信息的某種特征可以利用空間濾波的方法。

實(shí)驗(yàn)原理

n原理圖和簡(jiǎn)單說明

用平行光照明放在傅里葉透鏡物方焦平面上的圖片（例如一個(gè)光柵），在其像方焦平面上得到圖片的傅里葉頻譜，由于透鏡口徑的限制圖像的高頻分量（如圖光束1和2）不能到達(dá)像方焦平面和象平面，所以成像的清晰度（即分辨率）降低。

教學(xué)重點(diǎn)

n傅里葉變換的定義和基本性質(zhì)。

n透鏡的傅里葉變換性質(zhì)。

n阿貝成像和空間濾波的基本概念。

教學(xué)難點(diǎn)

n空間濾波的實(shí)現(xiàn)和現(xiàn)象的觀察。

自測(cè)題

n為什么實(shí)驗(yàn)中使用的傅里葉透鏡的口徑一般較大，焦距較長？

答案：因?yàn)閳D像頻譜的尺寸為：x’/lf，所以對(duì)于同一圖像，焦距越長其衍射頻譜的尺寸也越大，這樣對(duì)頻譜處理起來較方便，如要濾掉某個(gè)頻譜分量等。而透鏡口徑較大則透過的高頻分量越多，得到的像越清晰。

n一般的透鏡系統(tǒng)可以看成高通濾波器還是低通濾波器，為什么？

答案：一般的透鏡系統(tǒng)可以看成低通濾波器。因?yàn)橥哥R的口徑有限，一般只能讓與光軸傾角不大的光束—即低頻分量通過。與光軸傾角較大的光束如原理圖所示不能進(jìn)入光學(xué)系統(tǒng)成像。

n顯微物鏡的成像分辨率決定于其什么指標(biāo)？

答案：數(shù)值孔徑，由瑞利判據(jù)可知，顯微物鏡可以分辨的物體的細(xì)節(jié)為：。顯微物鏡的數(shù)值孔徑與放大率是匹配的，顯微物鏡的放大率越大其數(shù)值孔徑也越大。

n實(shí)驗(yàn)裝置如原理圖，圖片為一個(gè)周期為d