高二物理竞赛光学信息处理课件.pptx

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1、光光 学学 第五章 变换光学与全息照相1、光学信息处理的概念、光学信息处理的概念 广广义义来来说说，若若处处理理的的是是光光学学信信息息、或或处处理理信信息息的的手手段段是是光光学学手手段段、或或处理以后所得到的结果是光学信息，都可以称为光学信息处理。处理以后所得到的结果是光学信息，都可以称为光学信息处理。光学信息处理可从不同角度进行分类：光学信息处理可从不同角度进行分类：按光波的相干性：相干处理和非相干处理。按光波的相干性：相干处理和非相干处理。按光源的单色性：单色光处理和白光处理。按光源的单色性：单色光处理和白光处理。按处理系统是否满足线性叠加：线性处理和非线性处理。按处理系统是否满足线性

2、叠加：线性处理和非线性处理。第四节第四节 光学信息处理光学信息处理 光光 学学 第五章 变换光学与全息照相 当当a=d2，即即缝缝宽宽等等于于缝缝的的间间隙隙时时，直直流流分分量量为为12，像像场场的的复复振振幅幅分分布布仍仍为为光光栅栅结结构构，并并且且周周期期与与物物相相同同，但但强强度度分分布布是是均均匀匀的的，即即实际上看不见条纹。实际上看不见条纹。2、阿贝、阿贝波特实验和空间滤波波特实验和空间滤波光光 学学 第五章 变换光学与全息照相 当当ad2，即即缝缝宽宽大大于于缝缝的的间间隙隙时时，直直流流分分量量大大于于I2，去去掉掉零零级级谱谱以以后后像像场场分分布布，对对应应物物体体上上

3、亮亮的的部部分分变变暗暗，暗暗的的部部分分变变亮亮，实实现了对比度反转。现了对比度反转。2、阿贝、阿贝波特实验和空间滤波波特实验和空间滤波光光 学学 第五章 变换光学与全息照相3、相衬显微镜的原理相衬显微镜的原理 位位相相滤滤波波器器只只改改变变物物体体频频谱谱的的位位相相不不改改变变它它的的振振幅幅分分布布。19351935年年泽泽尼尼克克提提出出的的相相衬衬显显微微镜镜是是一一个个很很好好的的例例子子，这这种种方方法法适适合合于于观观察察弱弱位位相相物物体体。位位相相物物体体只只有有折折射射率率的的不不同同，或或表表面面高高低低的的不不同同(即即厚厚度度不不同同)，当当相相干干照照明明光光

4、波波通通过过这这种种物物体体时时，光光波波的的振振幅幅无无变变化化，位位相相发发生生变变化化所所以以强度分布与照明光波相同，这种物体用平常的显微镜是无法观察到的。强度分布与照明光波相同，这种物体用平常的显微镜是无法观察到的。相衬显微镜的原理是利用位相滤波器将物体的位相变化转换成光的强相衬显微镜的原理是利用位相滤波器将物体的位相变化转换成光的强弱不同，从而能够被观察到。这对于研究生物细胞组织、金相表面、抛弱不同，从而能够被观察到。这对于研究生物细胞组织、金相表面、抛光表面以及透明材料的不均匀性等的检验很有用途。光表面以及透明材料的不均匀性等的检验很有用途。光光 学学 第五章 变换光学与全息照相

5、位相物体的透射系数可以写成位相物体的透射系数可以写成 对于弱相位物体，可以近似为：对于弱相位物体，可以近似为：在透镜的后焦面上在透镜的后焦面上3、相衬显微镜的原理相衬显微镜的原理 光光 学学 第五章 变换光学与全息照相 有两种滤波方式有两种滤波方式，一种是位相滤波，一种是位相滤波像面分布为：像面分布为：另一种是高通滤波另一种是高通滤波 像面分布为：像面分布为：3、相衬显微镜的原理相衬显微镜的原理 光光 学学 第五章 变换光学与全息照相光光 学学 第五章 变换光学与全息照相 所谓所谓调制是指图像的不同特征被不同取向的光栅所调制，这样，调制是指图像的不同特征被不同取向的光栅所调制，这样，当对图像进

6、行傅里叶变换时，图像的对应特征就被调制到对应的光栅谱当对图像进行傅里叶变换时，图像的对应特征就被调制到对应的光栅谱之中，如下图所示：之中，如下图所示：第四节第四节 光学信息处理光学信息处理 1 1、调制技术调制技术ffffsL3 L2 L1 y y2 y3 x1 X2 X3 光光 学学 第五章 变换光学与全息照相1 1、调制技术调制技术 第四节第四节 光学信息处理光学信息处理 光光 学学 第五章 变换光学与全息照相1 1、调制技术调制技术 第四节第四节 光学信息处理光学信息处理 光光 学学 第五章 变换光学与全息照相1 1、调制技术调制技术 第四节第四节 光学信息处理光学信息处理 光光 学学

7、第五章 变换光学与全息照相 全息学研究的是物体形貌结构信息记录与重构及其应用的学科。信息的载体有光波、声波、射线、物质波等。因而，从信息载体角度看，全息技术学有如下一些分支：光全息、声全息、X射线全息、电子全息等。光全息主要研究记录携带物体形貌信息的光波的复振幅记录、再现及其应用的技术。1948年由英国的加博（D.Gabor）发明，开始并没有引起人们的注意，只是到了60年代激光的发明使得全息术得到了快速发展，加博才为此获得了诺贝尔奖。1、全息学基本概念、全息学基本概念光光 学学 第五章 变换光学与全息照相 全息术的原理其实很简单，记录全息图的原理是光的干涉，再现全息图的原理是光的衍射。全息图记

8、录的是物光波和参考光波的干涉条纹。激光器激光器分束器分束器扩束透镜扩束透镜被记录物体被记录物体扩束透镜扩束透镜反射镜反射镜全全息息干干板板（全全息息图图）参考光波参考光波物光波物光波1、全息学基本概念、全息学基本概念光光 学学 第五章 变换光学与全息照相几个基本概念：几个基本概念：被记录物体反射率或透射率：被记录物体反射率或透射率：物光波（物光）物光波（物光）:参考光波（参考光）参考光波（参考光）:再现光：再现光：全息记录介质全息记录介质(全息干板、光电记录器件）全息干板、光电记录器件）全息图全息图物光与物体的反射率和透射率及其传播方式有密切的关系物光与物体的反射率和透射率及其传播方式有密切的关系1、全息学基本概念、全息学基本概念