θ调制实验.doc

θ调制实验相关科目:光栅及光栅衍射,阿贝成像原理,空间频谱与空间滤波,假彩色编码实验原理: θ调制实验是对阿贝的二步成像理论的一个巧妙应用。将一个物体用不同的光栅来进行编码,制作成θ片。如本实验中的花朵、叶子和背景,分别是由三组取向成120度的光栅构成的。将θ片置于白光照明中,在频谱面上进行适当的空间滤波处理,便可在输出面上得到一个假彩色的像。我们知道,如果在一个透镜的前面放置一块光栅并用一束单色平行光垂直的照射它,在透镜的后焦面(即频谱面)上就会形成一串的衍射光斑,其方向将垂直于光栅的方向。如果有一个二维的图形,其不同部分由取向不同光栅制成(调制),显而易见,他们的衍射光斑也将有不同的取向,即在透镜的后焦平面(频谱面)上,各部分的频谱分布也将有不同,如果我们挡住某一部分的频谱,在频谱面后的这部分图象将会消失,可见,输入图象中各部分的频谱,只存在于调制光栅的频谱点附近。如果我们用白光照射θ片,则在频谱上可得到彩色的频谱斑(色散作用),每个彩色斑的颜色分布从外向里按赤、橙、黄、绿青、兰、紫的顺序排列,这是由于光栅的衍射角与光波长有关,波长越长衍射角越大。如果我们在频谱面上,放置一个空间滤波器,这种滤波器可以让不同方位的光斑串,不同的颜色有选择地通过,则我们就可以得到一幅彩色的像。如,在花朵图象的光斑方向上,我们让光斑中绿色的光通过;在背景图象的光斑方向上,让光斑中绿色的光通过;在背景图象的光斑方向上,让光斑中兰色的光通过,这样我们就会得到一幅红花、绿叶、蓝色背景的彩色图像,而实际上物体(θ片)是无色的,这就实现了假彩色编码。实验方法:按下图摆放实验装置。打开点光源电源仔细调整各元件间距离,使毛玻璃上呈现一个放大的清晰的θ片的像。在频谱架上插入一张白纸(或纸板),前后移动频谱架观察θ片的频谱,体会θ片中各方向光栅的作用,使频谱尽量明亮清晰,固定好频谱架。根据自己的理解和爱好,用刻刀在白纸上刻出适当大小和形状的孔,使频谱光斑上不同颜色的光通过。观察毛玻璃上图像的变化情况,体会频谱面上的孔位置与图像颜色的关系,进行体会空间频谱与空间滤波的物理意义。