實(shí)驗(yàn)一全息照相

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1、信息光學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)?zāi)夸泴?shí)驗(yàn)一 全息照相實(shí)驗(yàn)二 制作全息光柵實(shí)驗(yàn)三 阿貝成像原理和空間濾波實(shí)驗(yàn)四B調(diào)制和顏色合成實(shí)驗(yàn)一全息照相一. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私馊⒄障嗟幕驹?，學(xué)習(xí)拍攝全息圖與再現(xiàn)立體圖像的方法。二、實(shí)驗(yàn)原理全息照相是一種新型的照相技術(shù)。早在 1948年伽柏（D . Gabor ）就提出了全 息原理。60年代初激光的發(fā)明使全息技術(shù)得到迅速的發(fā)展，并在許多領(lǐng)域得到 了廣泛的應(yīng)用。無論從基木原理上，還是從拍攝和觀察方法上，全息照相與普通照相都有本質(zhì)的 區(qū)別。普通照相基于幾何光學(xué)的透鏡成像原理，它所記錄的是物通過透鏡成像后， 像平面上的光強(qiáng)分布，而失掉了光波的另一個信息一一位相，因而只能呈現(xiàn)一個 平

2、面圖像，而失去了立體感。全息照相是基于干涉、衍射的原理。它的關(guān)鍵是引 入一束相干的參考光波，使其和來自物體的物光波在個全息干板處相干涉，底片上以干涉條紋的形式記錄下物光波的全部信息一一強(qiáng)度和位相，這就是全息照 相名稱的由來。經(jīng)過顯影定影等暗室處理后，底片上形成明暗相間的復(fù)雜的干涉 條紋，這就是全息圖。若用與參考光相同的光束以同樣的角度照射全息圖， 全息、 圖上密密的干涉條紋相當(dāng)于一塊復(fù)雜的光柵， 在光柵的衍射光中，會出現(xiàn)原來的 物光波，能形成原物體的立體像。因此，全息照像可分為全息記錄和波前重現(xiàn)兩 個基本過程，它們的本質(zhì)就是干涉和衍射。（一）.投射式全息照相透射式全息照相是指重現(xiàn)時所觀察的是全

3、息圖透射光的成像。下面對平面全息圖 的情況做具體的數(shù)學(xué)描述。1. 全息記錄設(shè)來自物體的單色光波在全息干板平面（平面）上的復(fù)振幅分布為：0（工丿）二帆 j）稱為物光波。同一波長的參考光波在于平板平面上的復(fù)振幅分布為：尺（工丿）-凡（兀F）xp卩他（壬刈（2）稱為參考光波。平板上總的復(fù)振幅分布為：巾丿）二。（心）+雌丿）（3）/（4）干板上的光強(qiáng)分布為:將（I） , （ 2 ） , （ 3）式代入（4 ）式中，得出：/（r,） = 4/ + 磔-1-4,4 巳xp”（K -必” + 血4 岳押（炸-啊卅（5）適當(dāng)控制曝光量和沖洗條件，可以使全息圖的振幅透過率 t （ x , y ）與曝光 量E （

4、與光強(qiáng)I成正比）成線性關(guān)系，fg）oU（XJ）設(shè) f（X J）二 G + pi（T J）:（6）a,B為常數(shù)。這就是全息圖的記錄過程。由上面的描述可知，底片上干涉條紋的反襯度為:ELU1XELIEIL+/in in/（4）其中h廣 |妬+兒I、L =|vJ干涉條紋的間距則決定于（W R-WQ）隨位置變化的快慢。對一定的屮R,AR 來 說，干涉條紋的明暗對比反映了物光波的振幅大小， 即強(qiáng)度因子，干涉條紋的形 狀間隔反映了物光波的位相分布。因此底片記錄了干涉條紋，也就記錄了物光波 前的全部信息一一振幅和位相。2. 波前重視用與參考光完全相同的光束照射全息圖，透過光的復(fù)振幅分布是：恥j）珂訓(xùn)忱）卩）

5、將（2 ） , （ 6）式代入上式，整理得出：E g）二兒S+0+爲(wèi)卜p%）+列他）+比4/七訕（2他.-化）(8)式中的第一項(xiàng)，具有再現(xiàn)光的特性，是衰減了的再現(xiàn)光，這是0級衍射。(8 )式的第二項(xiàng)，是原來的物光波乘一系數(shù)，它具有原來物光波的特性，如果 用眼睛接收到這個光波，就會看到原來的“物”。這個再現(xiàn)象是虛像，稱為原始 像。(8 )中的第三項(xiàng)，具有與原物光波共扼的位相：exp (-i W 0)，說明它代表一束會聚光，應(yīng)形成一個實(shí)像。因?yàn)橛幸晃幌嘁蜃?exp ( 2iW R)存在，這個實(shí) 像不在原來的方向上。這個像叫共扼像。通常把形成原始像的衍射光稱為+l級衍射，把形成共扼像的衍射光稱為一

6、1級衍射。圖1全急記錄附圖2波就重現(xiàn)在參考光為球面波的情況下，重現(xiàn)光的點(diǎn)光源和原記錄時參考光的點(diǎn)光源必須在 相同位置（相對于底片），才能得到無畸變虛像。否則，重現(xiàn)像的位置不同于原來“物” 的位置，重現(xiàn)像的放大倍數(shù)也不等于 1。照明點(diǎn)光源愈遠(yuǎn)，像愈大，反之像縮 小。要得到無畸變實(shí)像，應(yīng)以參考光的共扼光一一束會聚在原參考光點(diǎn)光源的會聚光一一 照明底片。3. 體全息圖以上推導(dǎo)中假設(shè)乳膠層無限薄，全息圖具有平面結(jié)構(gòu)，但這僅在參考光與物光夾 角很?。?0度左右）時是成立的。當(dāng)物光和參考光夾角較大時，相近條紋的間 距dL（ L為乳膠層厚度），這樣的全息圖具有立體結(jié)構(gòu)，就是所謂的“體全 息圖”。其重現(xiàn)是三維

7、衍射過程，衍射極大值應(yīng)滿足布喇格條件，（附圖24 ）。重現(xiàn)時照明光必須以特定的角度入射，才能看到較亮的重現(xiàn)象。同時士1級衍射不會同時出現(xiàn)，因而不能同時看到虛像和實(shí)像。（二）.全息照相的特點(diǎn)由前面的討論可見，與普通照相相比，全息照相主要有以下特點(diǎn)：1、普通照相 只記錄物光波的強(qiáng)度，全息照相則記錄物光波的全部信息。因而普通照相得到的 是二維平面圖像，全息照相得到的是三維的立體像。2、普通成像中，物通過透 鏡成像在底片上，物、像之間有點(diǎn)點(diǎn)對應(yīng)關(guān)系。全息照相中不用成像透鏡，物像 之間不存在點(diǎn)點(diǎn)對應(yīng)關(guān)系。物上每一點(diǎn)發(fā)出的球面波照在整個底片上， 反之，底 片上每一點(diǎn)又記錄了所有物點(diǎn)發(fā)出的光波。 因而，如果

8、全息圖被打碎，其中任一 碎片均能再出現(xiàn)的像的全貌，只是分辨率有所降低。（三）.全息照相的工作條件要記錄一張較為滿意的全息圖，必須具備以下基本條件：l 、一個很好的相干光源：全息原理在 1948 年就已提出，但山于沒有適合的光 源而難以實(shí)現(xiàn)。激光的出現(xiàn)為全息照相提供了個理想的光源，實(shí)驗(yàn)所用多縱模He-Ne激光器，其相十長度約為 20cm。為了保證物光和參考光之間良好的相干 性，應(yīng)盡量使兩束光光程相等。2 、一個穩(wěn)定的工作系統(tǒng)：由于全息照相記錄的是非常細(xì)密的干涉條紋， 拍攝過 程中極小的干擾都會引起條紋模糊， 甚至無法記錄。因此，拍攝過程中要求各光 學(xué)元件與干板必須保持高度的穩(wěn)定性。 全息記錄是在

9、全息臺上進(jìn)行，全息臺具有 防震的功能。各元件都用磁性材料固定在全息臺上。此外，氣流通過光路，聲波 干擾及溫度變化都會引起空氣密度的變化， 導(dǎo)致光程的不穩(wěn)定，所以曝光時應(yīng)避 免大聲喧嘩、敲門、吹風(fēng)等。3 、高分辨率的感光底片：普通照相用的感光底片由于恨化合物的顆粒較粗， 每 毫米只能記錄 50 到 100 個條紋，不能記錄全息照相中的細(xì)密條紋。全息照相用 特制的高分辨率感光底片。三. 實(shí)驗(yàn)儀器l .He 一 Ne 激光器 L ( 6328nm )2 .分光鏡 S（半透半反鏡）3 .二維調(diào)整架：SZ-074 .平面反射鏡Ml5 . 二維調(diào)整架： SZ-076 .擴(kuò)束鏡 Ll: f=15mm7二維調(diào)

10、整架： SZ-078平面反射鏡M2：9二維調(diào)整架： SZ-0710擴(kuò)束鏡L2: f=4.5mm11二維調(diào)整架： SZ-0712小物體13載物臺：14全息干板P：15干版架：SZ-1216通用底座：SZ-0417通用底座： SZ-0418通用底座：SZ-0419.通用底座：SZ-0420.通用底座：SZ-0421.通用底座：SZ-0422.通用底座：SZ-0423.通用底座：SZ-0424.毛玻璃屏25.通用底座：SZ-04四儀器實(shí)物圖及原理圖圖 4 (1)圖4五.實(shí)驗(yàn)步驟 （一）、投射式全息圖的記錄1. 將所有器件按圖 4 的相對位置擺放在平臺上，調(diào)至等高，拿去 Ll 、L2 , 打 開激光器

11、調(diào)好光路。當(dāng)然此時不能放上全息干版。先用毛玻璃屏代替全息干版。2 .將物光光束與參考光光束的光程調(diào)至基本相等，光程差接近于 O 。并使兩者 的夾角在 30 度到 40 度之間。3 .調(diào)M1的傾角，使物光光束照射在物的中間位置，調(diào) M2的傾角，使參考光光 束照射在白紙的中間。4. 加入 Ll ，調(diào)至其上下、左右、前后位置，使光團(tuán)剛好照全物體，加入 L2 ， 調(diào)節(jié)其上下、左右、前后位置，使光團(tuán)照在毛玻璃屏上，并使其與物光的光強(qiáng)比 在 2 : 1 一 5 : l 之間。5 . 關(guān)上照明燈，用黑紙擋住激光器的出光口。把干版底片夾到干版架上，應(yīng)使 乳膠面對著光入射的方向。先靜置激光器 2 一 3 分鐘后

12、移開黑紙，對干版進(jìn)行 曝光，曝光時間約為 3 秒一 10 秒，然后，在弱綠光下進(jìn)行顯影和定影，顯影時 間約 2 一 3 分鐘，定影時間約為 3 一 5 分鐘。晾干。此時的干版就是全息圖。 （顯影時間和定影時間應(yīng)依照顯影液和定影液的濃度和溫度而定）（二）、投射式全息圖的重現(xiàn)1 . 用透鏡將激光器擴(kuò)束后照明全息圖，使光照方向沿原參考光的方向，仔細(xì)觀 察虛像。2 . 平移全息、底片，使其向光源靠近或遠(yuǎn)離，觀察像的變化。3.用一張有屮=5m的小孔的黑紙貼近全息底片，人眼通過小孔觀察全息虛像，你看到的是再現(xiàn)像的全部還是局部？移動小孔的位置，看到虛像 六.顯影液，定影液藥品的配方顯影液：D 19顯影液.蒸

13、餾水：（50度）5O0ml 米吐爾：2g無水亞硫酸鈉：90g對苯二酚：8g無水碳酸鈉：48g溴化鉀：5g加蒸餾水至1000ml硫帶硫酸鈉： 240g硼酸（晶體）: 7 . 5g定影液：F5定影液。蒸餾水：（50度）8OOml無水亞硫酸鈉： 15g 冰醋（乙）酸：13 . 5g鉀磯：15g加蒸餾水至1000ml實(shí)驗(yàn)二制作全息光柵一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私馊⒐鈻旁?，掌握制作全息光柵的方法二、?shí)驗(yàn)原理在全息干板上記錄兩列有一定火角的平面波的干涉條紋，經(jīng)顯影、定影等處理后就得到全息光柵。低空頻的全息光柵可以采用圖二十三所示的光路來制作。它主要由一塊50 %的分束鏡S、和一塊全反射鏡M組成，中心光路構(gòu)成一個

14、三角形。 擴(kuò)束鏡和準(zhǔn)直透鏡用以產(chǎn)生平行光。 平行光射到S上分成兩束，這兩束光經(jīng)過反 射后在全息干板P上相遇發(fā)生干涉， 若在此處放上白屏，可在其上觀察到干涉條 紋，如果條紋太細(xì)可用顯微鏡來觀察。干涉條紋為等距直條紋，用記錄介質(zhì)全息 干板放在干涉場中經(jīng)曝光、顯影、定影等處理就得到全息光柵。下面討論光柵常 數(shù)的控制方法。如圖5所示I , n兩束干光與P平面的法線交角B 1和B 2，0 =9計B 2為兩束光的會聚角。這兩束相干的平行光相互疊加時產(chǎn)生等距的明暗相 間的直條紋，干涉條紋的間距由下式?jīng)Q定：2sin 251、 丁0）皿?。ǔ?）當(dāng)兩束光對稱入射即B仁9 2=9/2 時2 當(dāng)0很小時當(dāng)所制光柵空

15、頻較低時，兩束光的會聚角不大，就可以根據(jù)上式估算光柵的空間 頻率，具體方法是把透鏡l o放在I , n兩束的重合區(qū)，則兩束光在l 的后焦而上會聚成兩個亮點(diǎn)。若兩個亮點(diǎn)間的趾離為 X。，透鏡焦距為f則有:f(4)將(4)式代入式得到d =即朮柵的牢頻*立三、實(shí)驗(yàn)儀器1、He Ne 激光器 L ( 632.8nm )2、二維調(diào)整架：SZ-073、擴(kuò)束鏡 LI : f1=4.5mm4、二維調(diào)整架：SZ-075、準(zhǔn)直鏡 LZ : f2=225mm6、分光鏡 S (半透半反鏡)7、二維調(diào)整架：SZ-078、全息干版P9、干板架：SZ-1210、通用底座：SZ-0411、通用底座：SZ-0412、二維調(diào)整

16、架：SZ-0713、通用底座：SZ-0414、平面反射鏡M15、通用底座：SZ-0416、通用底座：SZ-0417、通用底座：SZ-0418、讀數(shù)顯微鏡19、白屏H : SZ-1320、讀數(shù)顯微鏡架：SZ-38儀器實(shí)物圖及原理圖（見圖 7 ）五、實(shí)驗(yàn)步驟l 、把全部器件按圖 7 的順序擺放在平臺上，打開激光器，調(diào)節(jié)激光器輸出的光 束與平臺面平行，并調(diào)節(jié)各光學(xué)元件表面與激光束的主光線垂直。2、調(diào)節(jié)分出的兩光束，使其到達(dá) P （此時的 P 可用白屏代替）時的光程差相等3、根據(jù)光柵常數(shù)d =入/ 2sin （9/2 ）,求出B角的大小。4、根據(jù)所求出的B角，調(diào)節(jié)好圖中的B角的大小。、5、用全息干板替

17、換白屏，穩(wěn)定 1 分鐘后對全息干版曝光 2 一 3 秒鐘，然后顯 影約 2 分鐘，定影 5 分鐘，吹干后就可得到全息光柵。（顯影時間應(yīng)依照顯影 液和定影液的濃度而定）6、觀察全息光柵的花樣：用激光束直接照射到所拍的全息光柵上，在光柵后面 的白屏 L 觀察到奇數(shù)個亮點(diǎn)。中間是 O 級，對稱分布在 O 級兩側(cè)的分別是士 l 級、士 2級、。當(dāng)用白光作為光源來照射全息光柵時，光柵能按波長大 小把光分開，波長短的光衍射角小，如讓光柵的衍射光通過透鏡，在透鏡的后焦 面上可得到按波長大小排列的單色線條，這就是光柵光譜。7、在顯微鏡下觀察光柵的槽紋形狀。8、讀者可以嘗試去制作二維光柵。二定影液：FS定影液。

18、蒸餾水：（50度）800ml 硫帶硫酸鈉：240g無水亞硫酸鈉：15g冰醋（乙）酸：13.5g硼酸（晶體）：7.5g鉀磯：15g加蒸餾水至1000ml阿貝成像原理和空間濾波六、顯影液，定影液藥品的參考配方顯影液：D19顯影液。蒸餾水：（50度）500ml米吐爾：2g無水亞硫酸鈉：90g對苯二酚：8g 無水碳酸鈉：48g澳化鉀：5g 加蒸餾水至1000ml實(shí)驗(yàn)三一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私飧独锶~光學(xué)基本原理的物理意義，加深對光學(xué)中的空間頻譜和空間濾波等概 念的理解。、實(shí)驗(yàn)原理1、傅立葉變換在光學(xué)成像系統(tǒng)中的應(yīng)用。在信息光學(xué)中、常用傅立葉變換來表達(dá)和處理光的成像過程設(shè)一個xy平面上的光場的振幅分布為g (

19、 x , y )，可以將這樣一個空間分布展開為一系列基元函數(shù)exp iz n (fx+fy )的線性疊加。co魚二|側(cè)町咖0(i)Fx, fy為x , y方向的空間頻率，量綱為L-1; G (fxfy)是相應(yīng)于空間頻率為fx, fy 的基元函數(shù)的權(quán)重，也稱為光場的空間頻率，G (fxfy )可由下式求得：GCv)= J Jghj)旳卜2嘰/ + )辦血-Xg(x,y )和G (fxfy )實(shí)際上是對同一光場的兩種本質(zhì)上等效的描述。當(dāng)g(x,y )是一個空間的周期性函數(shù)時，其空間頻率就是不連續(xù)的。例如空間頻 率為f o的一維光柵，其光振幅分布展開成級數(shù):g?。?工 Q cxp/27/；.r相應(yīng)的

20、空間頻率為f=0, f O，f。2、阿貝成像原理傅立葉變換在光學(xué)成像中的重要性，首先在顯微鏡的研究中顯示出來。E.阿貝在1873年提出了顯微鏡的成像原理，并進(jìn)行了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)研究。阿貝認(rèn)為，在 相干光照明下，顯微鏡的成像可分為兩個步驟，第一個步驟是通過物的衍射光在 物鏡后焦面上形成一個初級衍射(頻譜圖)圖。第二個步驟則為物鏡后焦面上的 初級衍射圖向前發(fā)出球面波，干涉疊加為位于目鏡焦面上的像，這個像可以通過 目鏡觀察到。成像的這兩步驟本質(zhì)上就是兩次傅立葉變換，如果物的振幅分布是g（x,y），可以證明在物鏡后面焦面x,y上的光強(qiáng)分布正好是g（x,y）的傅立葉變換G（fxfy ）。（只要令 7 2為波

21、R F為物鏡焦距）CA?kF所以第一步驟起的作用就是把一個光場的空間分布變成為：空間頻率分布；而第二步驟則是又一次傅氏變換將G（fxfy ）又還原到空間分布。圖8顯示了成像的這兩個步驟，為了方便起見，我們假設(shè)物是一個一維光柵， 平行光照在光柵上，經(jīng)衍射分解成為向不同方向的很多束平行光 （每一束平行光 相應(yīng)于一定的空間頻率）。經(jīng)過物鏡分別聚集在后焦面上形成點(diǎn)陣，然后代表不 同空間頻率的光束又從新在像平面上復(fù)合而成像。驟起的作用就是把一個光場的空間分布變成為：空間頻率分布；而第二步驟則是又一次傅氏變換將G （人tfr ）又還原到空間分布。圖8顯示了成像的這兩個步驟，為了方便起見，我們假設(shè)物是一個一

22、維光柵， 平行光照在光柵上，經(jīng)衍射分解成為向不同方向的很多束平行光 （每一束平行光 相應(yīng)于一定的空間頻率）。經(jīng)過物鏡分別聚集在后焦面上形成點(diǎn)陣，然后代表不 同空間頻率的光束又從新在像平面上復(fù)合而成像。但一般說來，像和物不可能完全一樣，這是由于透鏡的孔徑是有限的，總有一部分衍射角度較大的高次成分（高頻信息）不能進(jìn)入到物鏡而被丟棄了，所以像的 信息總是比物的信息要少一些，高頻信息主要是反映物的細(xì)節(jié)的，如果高頻信息 受到了孔徑的阻擋而不能到達(dá)像平面， 則無論顯微鏡有多大的放大倍數(shù)，也不可 能在像平面上分辨出這些細(xì)節(jié)，這是顯微鏡分辨率受到限制的根本原因， 特別當(dāng) 物的結(jié)構(gòu)是非常精細(xì)（例如很密的光柵），

23、或物鏡孔徑非常小時，有可能只有 O 級衍射（空間頻率為 0 ）能通過，則在像平面上就完全不能形成圖像。3 、光學(xué)空間濾波 上面我們看到在顯微鏡中物鏡的孔徑實(shí)際上起了一個高頻濾波的作用， 這就啟示 我們，如果在焦平面上人為的插上一些濾波器 （吸收板或移相板）以改變焦平面 上光振幅和位相就可以根據(jù)需要改變像平面上的頻譜， 這就叫做空間濾波。最簡 單的濾波器就是把一些特殊形式的光闌插到焦平面上， 使一個或幾個頻率分量能 通過，而擋住其他頻率分量，從而使像平面上的圖像只包括一種或幾種頻率分量， 對這些現(xiàn)象的觀察能使我們對空間傅立葉變換和空間濾波有更明晰的概念。三、實(shí)驗(yàn)儀器l 、He 一 Ne 激光器（

24、632.8nm ）2、擴(kuò)束鏡 Ll : fl = 4.5mm3 、二維調(diào)整架：SZ-074、灘直鏡LZ : f2 = 190mm5 、二維調(diào)整架： SZ-076、一維光柵（25L / mm ）7 、干板架：SZ-128、傅立葉透鏡L3 f3 = 150mm9 、二維調(diào)整架： SZ-0710、白屏 P : SZ-1311、通用底座：SZ-0412、通用底座：SZ-0413、通用底座：SZ-0414、通用底座：SZ-0415、通用底座：SZ-0416、通用底座：SZ-0417、通用底座：SZ-0418、頻譜濾波器：SZ-32四、儀器實(shí)物圖及原理圖圖9五、實(shí)驗(yàn)步驟及數(shù)據(jù)處理I、用LI、LZ組成擴(kuò)束系

25、統(tǒng)，使其出射的平行激光光束垂直的照射在其狹縫 沿鉛直方向放置的一維光柵上。前后移動變換透鏡L3，使光柵（物）清晰的成像于離物兩米以外的墻壁上。此時光柵位置接近于透鏡的前焦面，故透鏡的后焦 面就為其傅氏面，該面上光強(qiáng)的分布即為物的空間頻譜。用白屏H在透鏡的后焦面附近慢慢移動，在透鏡后焦面上可以觀察到水平排列的一些清晰光點(diǎn)。這些光點(diǎn)相應(yīng)于光柵的0，士 1，士 2 級衍射極大值，用米尺大約測出各光點(diǎn)與中央最亮點(diǎn)的距離x，從x以及透鏡的焦距F，光波波長入，試求出這些 光點(diǎn)相應(yīng)的空頻率。位置x (mm空間頻率（1/mm一級衍射二級衍射三級衍射2、在L3后焦面（付氏面）處放入頻譜濾波器，檔去 0級以外的各

26、點(diǎn)，觀察像 而土有無光柵條紋。3、調(diào)節(jié)光欄，使通過0級和士 1級最大值，觀察像面上的光柵條紋像，再把 光欄拿去，讓更高級次的衍射都能通過，再觀察像面上的光柵條紋像，試看這兩 種情況的光柵條紋像的寬度有無變化。選做：4、 把一維光柵換成二維正交光柵，再前后移動變換透鏡L3，使光柵（物）清 晰的成像于離物兩米以外的墻壁上。這時在透鏡后焦面上觀察到二維的分立光點(diǎn) 陣（即正交光柵的頻譜）。在付氏面處加一頻譜濾波器，使通過光軸的一系列光 點(diǎn)通過，觀察像平面上一維條紋像的方向。5、 把頻譜濾波器90度角，讓包含O級的水平的一排光點(diǎn)通過，觀察像平面上 一維條紋像的方向。6、再把頻譜濾波器45度角，再觀察像面

27、上條紋像的方向。7、用網(wǎng)格字替換二維光柵，觀察網(wǎng)格字的像的構(gòu)成。8、再將一個可變圓孔光欄放在付氏面上， 逐步縮小光欄，直到只讓光軸上一個 光點(diǎn)通過為止，再觀察網(wǎng)格字的像的構(gòu)成，試與沒濾波之前的字相比較。實(shí)驗(yàn)四。調(diào)制和顏色合成一實(shí)驗(yàn)?zāi)康模哼M(jìn)一步了解空間濾波的概念和了解顏色合成的一種方法二.實(shí)驗(yàn)原理B調(diào)制也屬于空間濾波的一種形式，它只是用不同取向的光柵對物平面的各個部分調(diào)制（編碼），通過特殊濾波器控制像平面相應(yīng)部位的灰度（用單色光照明） 或色彩（用白光照明）的一種方法。本實(shí)驗(yàn)是用白光照明透明物體，在輸出平面上得到彩色圖像的有趣實(shí)驗(yàn)， 透明物 體就是本實(shí)驗(yàn)中使用的調(diào)制光柵。在這個光柵上，房子、草地、

28、天空分別由三個 不同取向的光柵組成。拼圖時利用光柵的不同取向把準(zhǔn)備 “著上”不同顏色的部 位區(qū)分開來。三、實(shí)驗(yàn)儀器1 、帶有毛玻璃的白熾燈光源 S2、準(zhǔn)直鏡 LI : fI = 225mm3、二維調(diào)整架：SZ-074、B調(diào)制板（或三維光柵）5、干板架：SZ-126、傅立葉透鏡L2 ：f2=150mm7 、二維調(diào)整架： SZ-078、B調(diào)制頻譜濾波器：SZ-409 、傅立葉透鏡 L3 ：f3=150mm10、二維調(diào)整架： SZ-0711 、白屏 H : SZ-1312、通用底座：SZ-0413、通用底座：SZ-0414、通用底座：SZ-0415、通用底座：SZ-0416、通用底座：SZ-0417

29、、通用底座：SZ-0418、通用底座：SZ-04四、儀器實(shí)物圖及原理圖（見圖10 )五、實(shí)驗(yàn)步驟1 、把全部器件按圖 10 的順序擺放在平臺上，靠攏后目測調(diào)至共軸2 、將光源 S 放于準(zhǔn)直鏡 Ll 的物方焦距 Fl 處，并使從 Ll 出來的平行光垂直 的照射在B調(diào)制板上。3、將屏置于離B調(diào)制板I米處，前后移動L2 ,使B調(diào)制板的圖像清晰的成在 屏上。4、在付氏面上加入B調(diào)制頻譜濾波器， 在B調(diào)制頻譜濾波器上看到光柵的衍射圖樣。三行不同取向的衍射極大值是相對于不同取向的光柵， 也就是分別對應(yīng)于 圖像的天空、房子和草地，這些衍極大值除了 O 級波沒有色散以外，一級、二 級都有色散，由于波長短的光具有較小的衍射角，一級衍射中藍(lán)光最靠近0級極大，其次為綠光，而紅光衍射角最大。5、調(diào)節(jié)B調(diào)制頻譜濾波器上滑塊的過光的寬度和過光的位置，使相應(yīng)于草地 的一級衍射圖上的綠光能透過，用同樣的方法，使相應(yīng)于房子一級衍射的紅光和 相應(yīng)于天空部分的一級衍射的藍(lán)光能透過，這時候在屏幕上的像就會出現(xiàn)藍(lán)色的 天空，紅色的房子和綠色的草地。選做：6、用三維光柵替換B調(diào)制板，可在像平面上得到七種不同的顏色。 中間部分是 三基色的合成色（白色），外面有三個區(qū)域分別是兩種基色的合成色，另外三個 區(qū)域分別是三種顏色。（見附圖 28 ）圖10圖11