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簡述阿貝成像原理

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阿貝成像原理:

阿貝成像是指入射光經物平面發生夫琅和費繞射,在透鏡焦面(頻譜面)上形成一系列繞射光斑,各繞射光斑發出的球面次波在像面上相干疊加,形成像。

簡述阿貝成像原理

阿貝成像原理將成像過程分為兩步:

由阿貝的觀點來看,許多成像光學儀器就是一個低通濾波器,物平面包含從低頻到高頻的信息,透鏡口徑限制了高頻信息通過,只許一定的低頻通過,因此,丟失了高頻信息的光束再合成,圖像的細節變模糊。孔徑越大,丟失的信息越少,圖像越清晰

阿貝成像原理的意義在於:

它以一種新的頻譜語言來描述信息,它啟發人們用改造頻譜的方法來改造信息。

簡述阿貝成像原理 第2張

換句話説,像平面上光場分佈和像的分辨率由物鏡收集多少繞射光來決定。最簡單情況是考慮一個振幅透過率週期變化的物體──光柵。

討論光柵在相干平面波照明下的成像問題。相干平面波被光柵繞射後,各繞射級次平面波有各自傳播方向,在物鏡後焦面上產生光柵的夫琅和費繞射圖樣,即物鏡起了變換透鏡作用,後焦面就是頻譜面。根據惠更斯-菲涅耳原理,在焦面上的這些繞射圖樣可以看成許多相干次波源,每個次波源的強度正比於該點的振幅。因此在像平面 ∑i上成像過程可以看成從這些次波源發出的光波互相干涉的結果,即所謂成像的兩次繞射過程。要得到一個逼真的像,所有繞射光都必須參與成像過程,事實上由於物鏡的孔徑有限,高繞射級次光波(相當於物的高空間頻率分量)不能被收集進物鏡,因而在物鏡後焦面上的空間頻譜中也缺少了高頻分量,這些損失了的高頻分量會使像的細節失真。以光柵為例,零級繞射沿光軸傳播,其他繞射級次在零級兩側以各自方向傳播,假若物鏡只收集零級繞射波,則像平面是均勻照明,原光柵物體的週期結構消失;假若收集了零級和兩個正負一級繞射光波,這時像有與物相同的週期結構,但強度分佈被拉平;假若只收集正負二級繞射光波,這時像的細節有很大失真,出現完全虛假的二倍週期結構的像。

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