Образовательный набор для проведения экспериментов по Фурье-оптике

Описание

- Предназначен для использования в образовательных, демонстрационных и учебных аудиториях;

- Полный комплект Photonics включает все оборудование и инструменты (компьютер в комплект не входит);

- Включает в себя подробное руководство для простой сборки и использования;

- Выберите из образовательных наборов, содержащих компоненты в дюймовой или метрической системе.

Подробнее об образовательном наборе

- Понимание принципов Фурье-оптики с использованием оптической 4f системы;

- Управление изображениями 14 микроструктурированных картин на стекле;

- Изучение формирования и обработки изображений в контексте микроскопа;

- Продемонстрируйте различные методы обработки изображений.

В системе, такой как микроскоп, формирование изображения можно понимать, как интерференцию света, дифрагированного образцом и собираемого линзой объектива. Преобразование Фурье объекта проецируется на заднюю фокальную плоскость линзы, также известную как плоскость Фурье, что не описывается простой геометрической оптикой. Изображение объекта, которое формируется второй линзой, можно изменять различными способами, манипулируя узором в плоскости Фурье. Изучение Фурье-оптики позволяет студентам улучшить свое понимание преобразований Фурье и формирования изображений.

В этом наборе в качестве объекта используется мишень из хрома на стекле с четырнадцатью различными узорами. Светоделитель и линза проецируют рисунок из плоскости Фурье на экран для прямого просмотра. Учащиеся изменяют узоры в плоскости Фурье, используя хромированную маску на стекле, вращающуюся щель или диафрагму. В обширном руководстве представлены математические и теоретические справочные материалы, а также множество упражнений для студентов, демонстрирующих различные оптические эффекты, которые могут быть достигнуты с помощью Фурье-оптики.

Образовательный набор по Фурье-оптике Thorlabs предназначен для использования в учебных классах, лабораториях и других образовательных целях. Комплект представляет собой горизонтальную 4f систему микроскопа с перпендикулярным рычагом после линзы объектива, чтобы можно было непосредственно наблюдать образец преобразования Фурье, созданный объектом. CMOS камера в конце должна быть подключена к ПК для просмотра окончательного изображения. Установка позволяет студентам видеть манипуляции в шаблоне Фурье и одновременно наблюдать полученное изображение.

Сборка горизонтального микроскопа из комплекта по Фурье-оптике

Пособие, прилагаемое к набору, содержит теоретический и математический справочный материал для ознакомления студентов с основными концепциями преобразования Фурье, Фурье-оптики и базовой теории микроскопа. В руководстве также представлены подробные инструкции по настройке и ряд упражнений, от простых до сложных, которые позволяют студентам изучить манипуляции с изображениями с помощью Фурье-оптики.

Создание 4f системы со светодиодной подсветкой

В первом упражнении в наборе учащиеся собирают 4f систему, со светодиодной подсветкой. Установка также служит микроскопом с коррекцией на бесконечность по горизонтали. В системе используются методы освещения Колера для создания равномерного освещения с независимо регулируемой интенсивностью и размером пятна. Упрощенный характер установки позволяет студентам четко видеть все принципы работы микроскопа и 4f системы, поскольку ни один из оптических элементов не спрятан в корпусе микроскопа или корпусе объектива. Предварительные упражнения знакомят студентов с функциями отдельных линз перед сборкой всей системы.

Когда вся система завершена, освещенная мишень, покрытая различными рисунками, помещается в плоскость объектива, и полученное изображение проецируется линзой на камеру, которая находится в плоскости изображения. Светоделитель, помещенный в бесконечное пространство между плоскостью Фурье и линзой, проецирует рисунок из плоскости Фурье на экран просмотра.

Схема 4f системы

Манипулирование изображениями

Большинство упражнений в руководстве показывают студентам, как использовать оптику Фурье для управления окончательным изображением, проецируемым на камеру. Различные маски, щели и диафрагмы помещаются на пути пучка в плоскости Фурье перед светоделителем, поэтому изменения рисунка можно наблюдать на экране. Камера одновременно отображает изменение изображения. Студенты узнают, какие части шаблона преобразования Фурье несут информацию о каждой части изображения.

Изготовленная на заказ мишень из хрома на стекле, входящая в комплект, предлагает четырнадцать различных узоров и изображений, удобных для фильтрации Фурье. Мишень имеет четыре поперечных решетки, каждая с разной постоянной, треугольную решетку, решетку в виде звезды, серию домов, состоящих из линейных решеток под разными углами, перекрывающихся букв и улыбающегося лица.

В комплект также входит маска с гравировкой «хром на стекле», специально разработанная для фильтрации узоров в плоскости Фурье. Маска содержит серию точек различного размера для маскировки основного максимума шаблона Фурье, точно выровненные полосы для маскирования любых других максимумов в линейном шаблоне и пользовательский шаблон в форме звезды, предназначенный для блокировки любых других максимумов в шаблоне линий.

Задания по оптике варьируются от простой фильтрации поперечной решетки для создания диагональных линий, до отделения смайлика от решеток. Студенты также изучают другие оптические концепции, такие как принцип Бабине, который гласит, что, за исключением нулевого порядка, дифракционные картины дополнительных структур идентичны. Используя точечную маску, учащиеся могут заблокировать нулевой порядок дифракционной картины решетки дополнительных зеленых и черных треугольников. Когда нулевой порядок заблокирован, вся информация о разнице между треугольниками теряется, и на результирующем изображении отображаются только зеленые треугольники.

Студенты также выполнят упражнения, демонстрирующие эффекты визуализации, такие как мягкий фокус (удаление более высоких порядков дифракции) и выделение краев (блокирование более низких порядков). В комплект также входят настраиваемые дифракционные оптические элементы, которые проецируют изображение в плоскость Фурье, а не в плоскость изображения. Также есть упражнение, демонстрирующее, почему микроскопическое изображение ограничено дифракцией.

Альтернативные установки для комплекта Фурье-оптики

По индивидуальному заказу компания предлагается две альтернативы стандартному набору Фурье-оптики. Во-первых, установка на оптической скамье для упрощения юстировки и регулировки. Во-вторых, компактная версия комплекта, модифицированная для использования с лазерным источником излучения вместо светодиода.

Комплектация набора:

В каждом комплекте поставляются все необходимые материалы для сборки, в том числе ключи, отвертки и винты.