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1、長春理工大學(xué)光電工程學(xué)院光學(xué)信息處理技術(shù)實驗講義長春理工大學(xué)光電工程學(xué)院33長春理工大學(xué)光電工程學(xué)院目錄實驗一馬赫——曾德干涉儀實驗2實驗二光柵參數(shù)特性研究5實驗三光學(xué)圖像相減8實驗四利用復(fù)合光柵實現(xiàn)光學(xué)微分處理12實驗五調(diào)制空間假彩色編碼18實驗六阿貝成像原理和空間濾波21實驗七全息透鏡的設(shè)計與制作24實驗八數(shù)字式光學(xué)傳遞函數(shù)測量和透鏡像質(zhì)評價2933長春理工大學(xué)光電工程學(xué)院實驗一馬赫——曾德干涉儀實驗一．引言現(xiàn)代光學(xué)的許多實驗都是以馬赫——曾德干涉儀的光路為基礎(chǔ)的，是最典型的干涉儀通過馬赫——
2、曾德干涉儀的各個元部件的調(diào)節(jié)，搭建和使用，可以訓(xùn)練學(xué)生調(diào)節(jié)光路的技巧，進(jìn)一步了解干涉的原理。并且為進(jìn)一步拍攝全息光柵打下基礎(chǔ)。二．實驗?zāi)康?、熟悉所用儀器及光路的調(diào)節(jié)，觀察兩束平行光的干涉現(xiàn)象。2、觀察全息臺的穩(wěn)定度。3、通過實驗考察激光源的相干長度。三．基本原理馬赫——曾德干涉儀（Mach-Zehnder;inter-ferometer）是用分振幅法產(chǎn)生雙光束以實現(xiàn)干涉的儀器，其光路示意圖如圖1所示，圖1光路示意圖它是由兩塊分束鏡（半反半透鏡）和兩塊全反射鏡組成，四個反射面接近互相平行，中心光路
3、構(gòu)成一個平行四邊形。從激光器出射的光束經(jīng)過擴(kuò)束鏡及準(zhǔn)直鏡，形成一束寬度合適的平行光束。這束平行光射入分束板之后分為兩束。一束由分束板反射后達(dá)反射鏡，經(jīng)過其再次反射并透過另一個分束鏡，這是第一束光；另一束透過分束鏡，經(jīng)反射鏡及分束鏡兩次反射后射出，這是第二束光。在最后一塊分束鏡前方兩束光的重疊區(qū)域放上屏P。若Ⅰ，Ⅱ兩束光嚴(yán)格平行，則在屏幕不出現(xiàn)干涉條紋；若兩束光在水平方向有一個交角，那么在屏幕的豎直方向出現(xiàn)干涉條紋，而且兩束光交角越大，干涉條紋越密。馬赫——曾德干涉儀的特點是兩光束分得很開，因此用途
4、比較廣，比如在空氣動力學(xué)中可用它來研究氣流折射率的變化，用馬赫——曾德干涉儀制作各種全息光柵效果很好。四．儀器用具（參見附表）五．實驗內(nèi)容1、調(diào)節(jié)馬赫——曾德干涉儀33長春理工大學(xué)光電工程學(xué)院基本分為四步：第一步調(diào)光束高度及水平（與平臺平行）；第二步調(diào)平行光；第三步搭光路、量光程；第四步調(diào)兩光斑的重合。圖2是光路實物圖。詳細(xì)步驟如下：（1）調(diào)節(jié)激光光束的高度及水平。首先要使激光器的高度合適，使其射出的光束與實驗中所用光學(xué)器件的中心高度基本一致。檢查方法可以用一個孔光闌（約2mm），前后移動光闌，使
5、光束都能通過小孔光闌，這說明光束與平臺平行。（2）在激光器前面放上擴(kuò)束鏡C及準(zhǔn)直鏡L，前后移動L，使由L射出的光束為平行光。可以使用平晶來調(diào)平行光。（3）在準(zhǔn)直鏡L的后方分別放入各光學(xué)件：兩個分?jǐn)?shù)鏡、兩個反射鏡，并如圖1所示，把它們擺成一個平行四邊形。然后測量光程，使Ⅰ、Ⅱ兩束光光程基本一樣，并進(jìn)一步檢查各光束是否與工作臺面平行。（4）調(diào)節(jié)兩光斑的重合。調(diào)節(jié)任何一塊反射鏡，使Ⅰ、Ⅱ兩束光在最后一塊分束鏡的出射面上重合（用擦鏡紙放在它前觀察），再調(diào)節(jié)這塊分束鏡使Ⅰ、Ⅱ兩束光在屏幕上重合，再反復(fù)調(diào)節(jié)一
6、次反射鏡及最后一塊分束鏡使兩束光在最后一塊分束鏡面和屏幕面上都很好的重合為止。這時Ⅰ和Ⅱ兩束光接近平行，在屏幕面上可以看到干涉條紋，微調(diào)最后一塊分束鏡或任意一塊反射鏡的轉(zhuǎn)角及仰角則可以改變條紋的寬度和方向。如果前幾個步驟調(diào)節(jié)合乎要求，這時可以觀察到豎直的干涉條紋。圖2光路實物圖2、拍一下全息臺，或在臺旁的地上跳動，觀察干涉條紋的變化及恢復(fù)情況。觀察全息臺的穩(wěn)定性。3、移動任意一塊反射鏡，以改變光束Ⅰ的光程，一直到干涉條紋消失，比較光束Ⅰ和Ⅱ兩束的光程。估計一下激光光源的相干長度。33長春理工大學(xué)光
7、電工程學(xué)院附表：序號型號名稱重要指標(biāo)數(shù)量1DH-HNK250氦氖內(nèi)腔激光器250mm;TEM00;2mW12GCO-01M空間濾波器含40X物鏡，三種規(guī)格針孔13GCM-270150Φ50.8鏡架24GCL-010145Φ40f8015GCC-102104反射鏡Φ40加強(qiáng)鋁26GCM-260245Φ40鏡架37GCC-411201分光光楔Φ50光強(qiáng)比5:528GCM-420101小磁座89GCM-1302干板夾110GCM-03030276套筒811GCM-03011276支桿812GCM-181
8、1M激光管夾持器113GCM-5701M光闌133長春理工大學(xué)光電工程學(xué)院實驗二光柵參數(shù)特性研究一。引言光柵是一種常用的光學(xué)色散元件，它是能夠在一定的空間范圍內(nèi)，具有空間周期性分布，并能按一定規(guī)律對電磁波進(jìn)行振幅調(diào)制或（和）位相調(diào)制的物體或裝置。兩束相干平行光成一定角度時，在兩束光相交區(qū)域?qū)⑿纬筛缮鏃l紋。用全息干板將干涉條紋拍攝下來便是全息光柵。全息光柵的制作的原理簡單，操作方便，所用光路很靈活，利用邁克耳遜干涉儀、馬赫－曾德干涉儀、菲涅耳雙面鏡、Sagnac干涉儀等能形成兩束相干
