大物仿真实验报告---傅里叶光学 本文关键词：仿真，实验，报告，叶光学
大物仿真实验报告---傅里叶光学 本文简介：大学物理仿真实验报告姓名：白轩宇班级：物联网11学号：2110509006学院：电信学院傅里叶光学一、实验目的1．学会利用光学元件观察傅立叶光学现象。2．掌握傅立叶光学变换的原理，加深对傅立叶光学中的一些基本概念和基本理论的理解，如空间频率、空间频谱、空间滤波和卷积等。二、实验所用仪器及使用方法防震
大物仿真实验报告---傅里叶光学 本文内容：
大学物理仿真
实验报告
姓名：白轩宇
班级：物联网11
学号：2110509006
学院：电信学院
傅里叶光学
一、实验目的
1．学会利用光学元件观察傅立叶光学现象。
2．掌握傅立叶光学变换的原理，加深对傅立叶光学中的一些基本概念和基本理论的理解，如空间频率、空间频谱、空间滤波和卷积等。
二、实验所用仪器及使用方法
防震实验台，He-Ne激光器，扩束系统（包括显微物镜，针孔（30μm），水平移动调整器)，全反射镜，透镜及架（f=+150mm，f=+100mm），50线/mm光栅滤波器，白屏
三、实验原理
平面波Ee(x,y)入射到p平面（透过率为）在p平面后Z=0处的光场分布为：
E(x,y)=
Ee(x,y)
图1
入射光波被p平面的图形（或孔径）衍射
根据惠更斯原理（Huygens’
Principle）,在p平面后任意一个平面p’处光场的分布可看成p平面上每一个点发出的球面波的组合，也就是基尔霍夫衍射积分（Kirchhoff’s
diffraction
integral）。
(1)
这里：＝球面波波长；
n＝p平面（x,y）的法线矢量；
K＝（波数）
是位相和振幅因子；
cos(n,r)是倾斜因子；
在一般的观察成像系统中，cos(n,r)1。
r=Z+，分母项中r
z；
（1）式可用菲涅尔衍射积分表示：（菲涅尔近似
Fresnel
approximation）
(2)
当z更大时，即z>>时，公式（2）进一步简化为夫琅和费衍射积分：（Fraunhofer
Approximation）
(3)
这里：位相弯曲因子。
如果用空间频率做为新的坐标有：
，
若傅立叶变换为
(4)
(3)式的傅立叶变换表示如下：
E(x’,y’,z)＝F[E(x,y)]＝c
图2
空间频率和光线衍射角的关系
tg＝
＝
，tg＝
＝
＝
，
＝
可见空间频率越高对应的衍射角也越大，当z越大时，衍射频谱也展的越宽；
由于感光片和人眼等都只能记录光的强度（也叫做功率谱），所以位相弯曲因子
(5)
理论上可以证明，如果在焦距为f的汇聚透镜的前焦面上放一振幅透过率为g(x,y)的图象作为物，并用波长为的单色平面波垂直照明图象，则在透镜后焦面上的复振幅分布就是g(x,y)的傅立叶变换，其中空间频率
，
与坐标
，
的关系为：
，
。故
面称为频谱面（或傅氏面，由此可见，复杂的二维傅立叶变换可以用一透镜来实现，称为光学傅立叶变换，频谱面上的光强分布，也就是物的夫琅禾费衍射图。
四、实验结果
1.圆孔
2.方孔
3.狭缝
4.光栅
五、实验结论及误差分析
1.
利用光学元件观察傅立叶光学现象。
2.
仿真试验可以较小人为调节光具所带来的误差。