光学设计第一牛人的光学设计讲义
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傅⾥叶光学讲义傅⾥叶光学实验傅⾥叶光学原理的发明最早可以追溯到1893年阿贝(Abbe )为了提⾼显微镜的分辨本领所做的努⼒。
他提出⼀种新的相⼲成象的原理,以波动光学衍射和⼲涉的原理来解释显微镜的成像的过程,解决了提⾼成像质量的理论问题。
1906年波特(Porter )⽤实验验证了阿贝的理论。
1948年全息术提出,1955年光学传递函数作为像质评价兴起,1960年由于激光器的出现使相⼲光学的实验得到重新装备,因此从上世纪四⼗年代起古⽼的光学进⼊了“现代光学”的阶段,⽽现代光学的蓬勃发展阶段是从上世纪六⼗年代起开始。
由于阿贝理论的启发,⼈们开始考虑到光学成像系统与电⼦通讯系统都是⽤来收集、传递或者处理信息的,因此上世纪三⼗年代后期起电⼦信息论的结果被⼤量应⽤于光学系统分析中。
两者⼀个为时间信号,⼀个是空间信号,但都具有线性性和不变性,所以数学上都可以⽤傅⽴叶变换的⽅法。
将光学衍射现象和傅⽴叶变换频谱分析对应起来,进⽽应⽤于光学成像系统的分析中,不仅是以新的概念来理解熟知的物理光学现象,⽽且使近代光学技术得到了许多重⼤的发展,例如泽尼克相衬显微镜,光学匹配滤波器等等,因此形成了现代光学中⼀门技术性很强的分⽀学科—傅⾥叶光学。
实验原理:我们知道⼀个复变函数f(x,y)的傅⽴叶变换为:+-=?=dxdy vy ux 2i y x f y x f v u F )](exp[),()},({),(π ( 1 )F (u,v)叫作f(x,y)的傅⽴叶变换函数或频谱函数。
它⼀般也为复变函数,f(x,y)叫做原函数,也可以通过求 F(u,v)逆傅⽴叶变换得到原函数f(x,y):+=?=-dudv vy ux 2i v u F v u F y x f 1)](exp[),()},({),(π(2)在光学系统中处理的是平⾯图形,当光波照明图形时从图形反射或透射出来的光波可⽤空间两维复变函数(简称空间函数)来表⽰。
在这些情况下⼀般都可以进⾏傅⾥叶变换或⼴义的傅⾥叶变换。
普通物理实验光学设计性实验讲义物理学专业用目录光学设计性实验绪论实验一光具组基点的测定。
实验二反射全息。
实验三偏振光分析。
实验四测量空气折射率。
实验五玻璃折射率的测定。
光学设计性实验绪论一、实验教学目的及任务1、实验教学目的光学设计性实验课程是高等院校物理专业最基本的实训研究课,它对于培养学生的动手实践能力,启发学生思维,培养良好的科学素质,及严谨求实的科学作风、创新精神,提高进行科学实验工作的综合能力,包括实际动手能力、分析判断能力、独立思考能力、革新创造能力、归纳总结能力等起着极其重要的作用。
设计性物理实验的教学目的,是在学生具有一定实验能力的基础上,通过独立分析问题、解决问题,使学生把知识转化为能力,为作毕业设计,写科研成果报告和学术论文,作初步训练。
这对激发学生的创造性和深入研究的探索精神,培养科学实验能力,提高综合素质有重要作用。
2、课程的主要任务设计性实验,就是应用物理思想研究合理的实验程序和方法,研究如何合理控制各因素在实验中的条件和参量,以得出最好的测量结果。
设计性实验还研究在各种条件下存在最佳方案的可能性,并研究如何得出最佳方案。
学生做设计性实验是一种创造性劳动,他们必须利用所学的专业知识和实验技能,根据实验任务自己搜集资料,设计实验方案、选配仪器,调节测量完成实验,分析结果,写出报告,整个过程具有一定的探索性。
二、本实验课的基本理论与实验技术知识本实验课的基本理论是光学理论。
实验技术知识包括方案设计、光路设计、仪器选择、步骤安排、参量选取、故障分析、数据处理和结果评论等。
三、实验内容及具体要求1、选择实验项目,了解实验课题,明确工作任务,熟悉仪器。
2、查阅有关资料,画出必要的原理图,推导出有关的理论公式。
通过分析与比较,选择出能够满足实验要求的最佳实验方案。
3、通过对测量仪器和误差传递公式的研究,对实验方法进行分析,确定出最合适的测量方法和测量条件,确定出数据处理方法。
4、写出一份合格的实验设计方案,对实验方法进行分析。