傅里葉光學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、本文格式為word版，下載可任意編輯傅里葉光學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告 試驗(yàn) 原理：（略） 試驗(yàn)儀 器： 光具座、氦氖激光器、白色像屏、作為物的一維、二維光柵、白色像屏、傅立葉透鏡、小透鏡 試驗(yàn) 內(nèi)容與數(shù)據(jù)分析 1測小透鏡的焦距 f （付里葉透鏡 f=45.0cm） 12 光路：激光器望遠(yuǎn)鏡（倒置）（出射應(yīng)是平行光）小透鏡屏 操作及測量方法：打開氦氖激光器，在光具座上依次放上擴(kuò)束鏡，小透鏡和光屏，調(diào)整各光學(xué)元件的相對位置是激光沿其主軸方向射入，將小透鏡固定，調(diào)整光屏的前后位置，觀看光斑的會聚狀況，當(dāng)屏上亮斑達(dá)到最小時(shí)，即屏處于小透鏡的焦點(diǎn)位置，測量出此時(shí)屏與小透鏡的距離，即為小透鏡的焦距。 1 2 3 x/c

2、m 1 x/cm 2 f/cm 1 (f x x) 112 12.19 13.20 11.67 f 12.353cm 1 3 2 (f f)/(3 1) 0.7780cm i i 0.7780 t t 1.32 0.5929cm p 0.68 pap 33 0.02 k 1 0.0067cm p 0.68 b t pbp c3 (t ) (t ) 0.59cm p 0.68 22papb f (12.35 0.59)cm p 0.68 1 2利用弗朗和費(fèi)衍射測光柵的的光柵常數(shù) 光路：激光器光柵屏（此光路滿意遠(yuǎn)場近似） 在屏上會觀看到間距相等的 k 級衍射圖樣，用錐子扎孔或用筆描點(diǎn)，測出衍射圖樣

3、的間距，再依據(jù)dsin k 測出光柵常數(shù) d （1）利用夫瑯和費(fèi)衍射測一維光柵常數(shù)； 衍射圖樣見原始數(shù)據(jù)； 數(shù)據(jù)列表： 各級坐標(biāo) x/cm 光具位置 -2 級 -1 級 0 級 1 級 2 級 b/cm b/cm l/cm 12 1 0 2 0 3 0 k lk d sin |x| i 取第一組數(shù)據(jù)進(jìn)行分析： 2 10 43.09 10 1 6328 10 5 d 4.00 10m 1 3 6.8 10 2 10 43.09 10 2 6328 10 5 d 3.87 10m 2 3 14.1 10 2 10 43.09 10 1 6328 10 5 d 3.95 10m 3 3 6.9 10

4、 2 10 43.09 10 2 6328 10 5 d 4.19 10m 4 3 13.0 10 4.00 3.87 3.95 4.19 5 5 d 10m 4.0025 10m 4 6 1.36 10m d 忽視 b 類不確定度： t t 1.20 1.36 10/3 9.4 10m d 6 7 pap n 則 7 d (400.2 9.4) 10m （2）記錄二維光柵的衍射圖樣并測量其光柵常數(shù). 二維衍射圖樣如原始數(shù)據(jù)中所示 取一組數(shù)據(jù)分析： l 114.00 86.80 27.2cm x (4.6 4.6)/2 4.6mm 1 2 10 27.2 10 6328 10 5 故 d 3.

5、74 10m 3 4.6 10 3.利用空間頻譜測量一維、二維光柵常數(shù) 光路：激光器光柵透鏡屏（位于空間頻譜面上） （1）利用空間頻譜的方法測量一維光柵常數(shù) 取 k=1 x x6.8 6.9 1 1 x mm 6.85mm 22 10 2 f6328 10 45.0 10 5 d 4.16 10m 3 x6.85 10 （2）利用空間頻譜的方法測量二維光柵常數(shù) 取 k=1 10 2 f6328 10 45.0 10 5 d 6.18 10m 3 x4.6 10 比較兩種方法計(jì)算的結(jié)果后發(fā)覺，二維光柵常數(shù)的計(jì)算結(jié)果相差較大，分析誤差產(chǎn)生的緣由可能為： 1.衍射光斑是用筆描點(diǎn)記錄的，需要依靠試驗(yàn)者

6、的推斷，會消失較大誤差； 2.光斑的間距是由鋼尺測紙上的點(diǎn)而得，由于測量時(shí)會產(chǎn)生誤差； 3.利用公式計(jì)算式用了近似，也會帶來肯定的誤差； 4.觀看并記錄下述傅立葉頻譜面上不同濾波條件的圖樣或特征； 光路：激光器光柵小透鏡濾波模板（位于空間頻譜面上）墻上屏 空間頻譜面經(jīng)過小透鏡的焦點(diǎn)，此時(shí)圖樣為清楚的一排點(diǎn)列 （1）一維光柵：（濾波模板自制，肯定要留意戴眼鏡愛護(hù)；可用一張紙，一根針扎空來制作，也可用其他方法）. a.濾波模板只讓 0 級通過; 現(xiàn)象：屏上只消失一個(gè) 0 級光斑的輪廓，無條紋 b.濾波模板只讓 0、1 級通過; 現(xiàn)象：屏上消失平行且豎直的條紋 c.濾波模板只讓 0、 1 、2 級通

7、過; 現(xiàn)象：屏上消失更為清楚并分布面較大的平行且豎直的條紋 （2）二維光柵： a.濾波模板只讓含 0 級的水平方向一排點(diǎn)陣通過； 現(xiàn)象：屏上只消失豎直條紋 b.濾波模板只讓含 0 級的豎直方向一排點(diǎn)陣通過； 現(xiàn)象：屏上只消失水平條紋 o c.濾波模板只讓含 0 級的與水平方向成 45 一排點(diǎn)陣通過； 現(xiàn)象：屏上只消失與水平方向成 135方向的條紋 o d.濾波模板只讓含 0 級的與水平方向成 135 一排點(diǎn)陣通過. 現(xiàn)象：屏上只消失與水平方向成 45方向的條紋 5."光'字屏濾波 物面上是規(guī)章的光柵和一個(gè)漢字"光'疊加而成，在試驗(yàn)中要求得到如下結(jié)果： a.如

8、何操作在像面上僅能看到像面上是"光'，寫出操作過程. 操作過程：在大透鏡的后焦面上加一個(gè)只讓 0 級中間點(diǎn)通過的濾波模板 b.如何操作在像面上僅能看到像面上是橫條紋，寫出操作過程； 操作過程：在大透鏡的后焦面上加一個(gè)只讓含 0 級的豎直方向一排點(diǎn)陣通過的濾波模板 c.如何操作在像面上僅能看到像面上是豎條紋，寫出操作過程； 操作過程：在大透鏡的后焦面上加一個(gè)只讓含 0 級的水平方向一排點(diǎn)陣通過的濾波模板 由試驗(yàn)可得，對像的垂直結(jié)構(gòu)起作用的是沿水平方向的頻譜重量，反之亦然。由阿貝成像原理可得，當(dāng)用空間濾波器提取某些頻譜重量時(shí)，若已知能產(chǎn)生這些相應(yīng)的弗朗和費(fèi)衍射斑的光柵的外形，便可推知其像的圖樣。 思索題 1 透鏡前焦面上是 50 條/mm 的一維光柵，其頻譜面上的空間頻率各是多少相鄰兩衍射點(diǎn)間 距離是多少已知 f=50cm,波長為。 d 0.02mm k 由 d 得 f 50k xk f xk x k 3 由 f x