Оптоэлектроника Полупроводниковый лазер Волоконно-оптический световод Электронно-дырочный переход Изучение законов внешнего фотоэффекта

Лабораторные работы по электронике

ОБРАБОТКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ

1. Построить графики зависимости интенсивности в фурье-спектрах объектов №1, №2, №3 от координаты xν в фокальной плоскости линзы.

2. Сравнить относительную величину измеренных максимумов интенсивности в фурье-спектре объекта №1 с расчетными (полученными из соотношения (5)) значениями: I0 : I1 : I2 : I3=1: 0.047: 0.017: 0.008, где 0,1,2,… = n - номер порядка дифракции.

  Данные занести в таблицу вида А.

3. Рассчитать относительную величину максимумов  интенсивности в спектре Фурье объектов №2, №3 по формуле:

 Inотн = sin2 (π n / с) / (π n / с )2 (7),

где n = 0, 1, 2, … (см. выражение  (6)).

Сравнить с относительными (нормированными на наибольшее значение)  величинами максимумов интенсивности в экспериментальном спектре Фурье. Данные занести в таблицу вида А. Проанализировать полученные результаты.

4. Рассчитать значения пространственных частот, соответствующих координатам nxν (в частотной плоскости)

минимумов интенсивности для объекта №1,

максимумов интенсивности для объектов №2, №3, №4 по формуле (см. (4) ) 

 νx = nxν / (λ f`) (8)

 полагая, что xν = 0 соответствует положению главного (наибольшего) максимума. Результаты занести в таблицу вида Б.

5. Рассчитать ширину щели для объекта №1 по формуле:

 а = n/ νx (9)

 для n = 1, 2, 3, … . Результаты занести в таблицу вида Б. Рассчитать среднее значение а, используя данные таблицы. Сравнить с номинальным значением.

6. Рассчитать пространственный период для объектов №2, №3, №4 по формуле:

 d = n / νx (10)

  для n = 1, 2, 3, … . Результаты занести в таблицу вида Б. Рассчитать среднее значение d, используя данные таблицы (Для объекта №4 величина d представляет оценку среднего размера неоднородностей матового стекла). Сравнить с паспортными данными объектов №2 и №3.

7. Определить отношение d / a = с для объектов №2 и №3, используя графики п.1 данного раздела. Сравнить с паспортными данными объектов №2 и №3.

Таблица А. Расчётные и измеренные значения максимумов интенсивности в фурье-спектре объекта №1 (№2, №3)

Порядок дифракции, n

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

Расчётные относительные значения максимумов интенсивности

Измеренные относительные значения максимумов интенсивности

Таблица Б.  Характерные пространственные частоты и геометрические параметры объекта №1 (№2, №3, №4)

Порядок дифракции, n

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

Пространственная

  частота νx , мм-1

Период d, мм (или а, мм)

Контрольные вопросы

Напишите формулы для прямого и обратного преобразования Фурье.

Дайте трактовку фурье-преобразования в оптике.

Какие оптические элементы выполняют преобразования Фурье?

Где в пространстве оптической системы, формирующей фурье-образ объекта, локализуется его пространственный спектр?

Литература

Г.С.Ландсберг.  Оптика. М, физматлит, 2006.

А.А.Акаев «Оптические методы обработки информации», СПбГУ ИТМО, 2005. (Выдающиеся ученые университета ИТМО).

3. Г. Старк. Применение методов фурье-оптики. М., Радио и связь, 1988.

4. Дж. Гудмен. Введение в фурье-оптику. М., Мир, 1970.

ПРИМЕЧАНИЕ

Дополнительные возможности лабораторной установки

Установка позволяет организовать эксперименты, демонстрирующие возможности фурье-синтеза, связанные с направленным воздействием на пространственный спектр объектов. Здесь потребуется установить экран (например, бумажный) в плоскости изображения объекта, находящейся вне рельса, комплектующего лабораторную установку. Помещая соответствующие фильтры-маски в задней фокальной плоскости линзы (плоскости фурье-спектра), можно наблюдать трансформацию изображения объекта на выходе оптической системы и повторить, например, весьма наглядный эксперимент Аббе – Портера с объектом в виде сетки (пропускающей двумерной решетки).

Схема с общей базой

Соотношения для токов:

Iк=aIэ.

Т.к. a близко 1, то Iк »Iэ. Из последнего равенства следует, что это повторитель тока. Схема обладает усилением по напряжению и по мощности. Схема применяется сравнительно редко. Одно из применений:  как источник пилообразного напряжения. Ток эмиттера:

Iэ=Uэ/Rэ.

Величины Uэ и Rэ заданы и постоянны, поэтому Iэ=Iк=const. Т.о. конденсатор заряжается постоянным током. Напряжение на конденсаторе

Uc=(1/С)ò ic dt.

Т.к. ic=Iк=const, то Uc=Iк×t/С – это прямая линия. Для периодического сброса напряжения на конденсаторе до нуля применяется дополнительный транзисторный ключ, включаемый параллельно конденсатору.


На главную