3-4利用复合光栅实现光学微分处理 实验目的和要求 本实验要求学生独立地制备一个复合光栅,并用自己制备的复合光栅作为空间滤波器 实现光学微分处理。借此使学生 掌握在光学平台上调节光路的基本技能 2.学会利用己学过的知识解决实验中遇到的问题 3.学会在实验中通盘考虑问题,并且操作一丝不苟; 4.了解相干光学处理中的4F系统及空间滤波器的作用 教学内容: 1.检查预习报告,提问预习思考题。 2.与学生讨论光学平台上各种光学元件的调整,然后放手让学生独立操作一个小时以 3.一小时后,检查学生的实验情况。通过讨论,让学生自己解决实验中遇到的问题。 4.检察学生是否掌握如何控制所要制备的光栅的空间频率及两个光栅的空间频率差。 5.在确信光路无误后,讲解拍照和底片冲洗中应注意的问题,让学生自己完成实验。 6.检查和讲评学生制备的复合光栅,如不成功需要重做。 7.检査学生搭制的4f光路,考察光学微分效果。讨论获得好的光学微分效果的关键点。 8.检查学生测量的光栅的空间频率和光栅空间频率差。 实验过程中可能涉及的问题:(有的可用于检查予习的情况,有的可放在实验 室说明牌上作提示,有的可在实验过程中予以引导,有的可安排为报告中要回 答的问题,不同的学生可有不同的要求) 1.如何保证实验光路始终与光学平台平行,如果不平行会有什么影响? 2.透镜位置有几个调节自由度,如何保证透镜的光轴与光路重合? 3.如何使平行光扩束?如何判断一束光是否为平行光?在本实验中可采用什么方法? 4.如何判断半透半反分束镜的反射面? 5.如何保证两束光在所希望的位置相交? 6.如何保证两束光有相近的光强? 7.如何得到空间频率为70/mm的干涉条纹? 8.如何保证得到的干涉条纹是竖直的? 9.当使两束平行光平行交汇时,看到了什么形状的干涉条纹?为什么?如果两束光交 汇时看到的是同心圆,说明什么? 10.如果实验中的马赫一曾得干涉仪的两臂光程明显不等是否会影响结果? 11.照相底片的放置会对制备的光栅有什么影响?绕竖直轴转一定角度会怎样?绕水平 轴转一定角度又会怎样? 2.什么是莫尔条纹?为什么复合光栅会显出莫尔条纹?举出其它莫尔条纹的例子? 13.本实验中作光学微分处理时采用了所谓的4f系统,如果仅改变物到第一个透镜的 距离,对结果会有什么影响?如果两个透镜的焦距不同又会有什么影响?试通过实 验考察之 14.能否举出两种测量复合光栅的空间频率差的方法?它们的精度和实现的难易程度怎 样 15.不用复合光栅,在本实验中是否还有其它方法同样能够实现光学微分处理? 难点: 1.实验中如何保证两光栅的空间频率差为2/mm是难点。选择哪一个反射镜或分束 镜来调节,要考虑到调节的精度、大小、稳定性和方便程度等 2.作光学微分处理时如何得到清晰的微分像也是难点。得到好的光学微分处理像的 关键是,复合光栅要放在第一个透镜的后焦面上,而且屏要放置在物的像面上。 可进一步探索的问题: 从实验和理论上探索增加或减少光栅空间频率及空间频率差对光学微分处理效果的影响
3-4 利用复合光栅实现光学微分处理 实验目的和要求： 本实验要求学生独立地制备一个复合光栅，并用自己制备的复合光栅作为空间滤波器 实现光学微分处理。借此使学生 1. 掌握在光学平台上调节光路的基本技能； 2. 学会利用已学过的知识解决实验中遇到的问题； 3. 学会在实验中通盘考虑问题，并且操作一丝不苟； 4. 了解相干光学处理中的 4F 系统及空间滤波器的作用。 教学内容： 1. 检查预习报告，提问预习思考题。 2. 与学生讨论光学平台上各种光学元件的调整，然后放手让学生独立操作一个小时以 上。 3. 一小时后，检查学生的实验情况。通过讨论，让学生自己解决实验中遇到的问题。 4. 检察学生是否掌握如何控制所要制备的光栅的空间频率及两个光栅的空间频率差。 5. 在确信光路无误后，讲解拍照和底片冲洗中应注意的问题，让学生自己完成实验。 6. 检查和讲评学生制备的复合光栅，如不成功需要重做。 7. 检查学生搭制的 4f 光路，考察光学微分效果。讨论获得好的光学微分效果的关键点。 8. 检查学生测量的光栅的空间频率和光栅空间频率差。 实验过程中可能涉及的问题：（有的可用于检查予习的情况，有的可放在实验 室说明牌上作提示，有的可在实验过程中予以引导，有的可安排为报告中要回 答的问题，不同的学生可有不同的要求） 1． 如何保证实验光路始终与光学平台平行，如果不平行会有什么影响？ 2． 透镜位置有几个调节自由度，如何保证透镜的光轴与光路重合？ 3． 如何使平行光扩束？如何判断一束光是否为平行光？在本实验中可采用什么方法？ 4． 如何判断半透半反分束镜的反射面？ 5． 如何保证两束光在所希望的位置相交？ 6． 如何保证两束光有相近的光强？ 7． 如何得到空间频率为 70/mm 的干涉条纹？ 8． 如何保证得到的干涉条纹是竖直的？ 9． 当使两束平行光平行交汇时，看到了什么形状的干涉条纹？为什么？如果两束光交 汇时看到的是同心圆，说明什么？ 10． 如果实验中的马赫－曾得干涉仪的两臂光程明显不等是否会影响结果？ 11． 照相底片的放置会对制备的光栅有什么影响？绕竖直轴转一定角度会怎样？绕水平 轴转一定角度又会怎样？ 12． 什么是莫尔条纹？为什么复合光栅会显出莫尔条纹？举出其它莫尔条纹的例子？ 13． 本实验中作光学微分处理时采用了所谓的 4f 系统，如果仅改变物到第一个透镜的 距离，对结果会有什么影响？如果两个透镜的焦距不同又会有什么影响？试通过实 验考察之。 14． 能否举出两种测量复合光栅的空间频率差的方法？它们的精度和实现的难易程度怎 样？ 15． 不用复合光栅，在本实验中是否还有其它方法同样能够实现光学微分处理？ 难点： 1. 实验中如何保证两光栅的空间频率差为 2/mm 是难点。选择哪一个反射镜或分束 镜来调节，要考虑到调节的精度、大小、稳定性和方便程度等。 2. 作光学微分处理时如何得到清晰的微分像也是难点。得到好的光学微分处理像的 关键是，复合光栅要放在第一个透镜的后焦面上，而且屏要放置在物的像面上。 可进一步探索的问题： 从实验和理论上探索增加或减少光栅空间频率及空间频率差对光学微分处理效果的影响