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阿贝-波特实验 阿贝于 1874 年提出的二次衍射成像理论，以及阿贝本人于 1893 年然后是波特于 1960 后发布了验证这一 理论所做的实验，称为阿贝—波特实验，科学地说明了成像质量与系统传递的空间频谱之间的关系，为空间滤 波奠定了基础。本实验就是要学习和实践他们的理论和实验。 一．实验目的 1．熟悉阿贝成像原理 2 ．学会阿贝-波特实验 3 ． 了解空间滤波的物理意义，并学会空间滤波实验。 二．阿贝成像理论 众所周知，只要物平面、透镜和像平面的位置合适，透镜就能成像，这个过程称为一次成像过程。这属于 几何光学的物理观念。阿贝研究显微镜成像问题时，提出了一种不同于几何光学的新观点：两步成像过程。他 将物看成是不同空间频率信息的集合，相干成像过程分两步完成，如图 8-1 所示。第一步是入射光场经物平面 Ｐ1 发生夫琅和费衍射，在透镜后焦面Ｐ2 上形成一系列衍射斑。第二步是各衍射斑作为新的次波源发出球面 次波，在像面上互相叠加，形成物体的像。将显微镜成像过程看成是上述两步成像的过程，是波动光学的观点， 图 1 后来人们称其为阿贝成像理论。阿贝成像理论不仅用傅里叶变换阐述了显微镜成像的机理，更重要的是首次引 入频谱的概念，启发人们用改造频谱的手段来改造图像信息。 阿贝-波特实验是对阿贝成像原理最好的验证和演示。这项实验的一般做法如图 8-2 所示， （a） （b） (c) (d) (e) 图 2 用平行相干光束照明一张细丝网格，在成像透镜的后焦面上出现周期性网格的傅立叶频谱，由于这些傅立 叶频谱分量的再组合，从而在像平面上复现网格的像。若把各种遮挡物（例如：光圈、狭缝或小光栏）放在频 谱平面上，就能以不同方式改变像的频谱，从而在像平面上得到由改变后的频谱分量重新组合得到的对应的像。 图中 2 （a ）表示网格（正交光栅）所对应的频谱分布；2 （b ）是使用一条水平狭缝时透过的频谱，对应的像 只包括网格的垂直结构。如果将狭缝旋转 90°，则透过的频谱和对应的像如 2（c）所示。若在透镜的焦面上 放一个可变光圈，开始时光圈缩小，使得只通过轴上的傅里叶分量，然后逐渐加大，就可以看到网格的像是怎 样由傅立叶分量一步步地综合出来。如果去掉光圈换上一个小光栏（高通滤波器—黑点）挡住零级频谱—直流 分量，则可以看到网格像的对比度发生变化，甚至发生对比度反转，如图 2（d）。如果将一个小孔光阑置于频 谱面上，则图像发生如图 2（e）所示的变化。这些实验以其简单的装置十分明确的演示了阿贝成像原理，对 空间滤波的作用给出了直观的说明，为光学信息处理的概念奠定了基础。阿贝-波特实验中更重要的一点是表 明了像的结构是直接依靠频谱的结构，如果改变频谱结构，就能改变项的结构。 三．实验仪器 JCX-4D 型激光全息与光信息处理综合测试仪，网格，小孔光阑，黑点光阑 四．实验内容 1．布置调节光路 按如图 3 所示实验光路所示的各个光学元件的位置，布置光路。