物光与参考光强度比对数字全息再现像质的影响

为了提高数字全息显微中的重建精度及速率,采用理论分析与实验验证相结合的方法,对数字全息显微中基于同态信号处理的广义线性重建算法进行了理论分析,比较了同一物场在不同物光与参考光强比条件下的实验结果。结果表明,随着参考光与物光光强比的不断增大,广义线性重建算法再现像质得到明显改善,但当这一比值增大到一定值时,再现像质量则逐渐下降。寻找合适的物光、参考光光强比,是利用数字全息广义线性重建算法实现高质量再现像的重要条件。

薄透镜成象快速调节技术

本文结合象差理论，分析了薄透镜成象的几个先路图，介绍了相应的快速调节技术．

工科院校物理实验课程改革现状调查及思考

介绍近期考察上海交通大学等8所高校物理实验教学改革情况,指出对物理实验教学改革的认识与思考,并与本校情况作了比较.

数字全息成像系统的景深和焦深分析

根据全息理论,分析了数字全息成像系统的景深和焦深.针对数字全息不同的记录光路结构,分别给出了焦深的近似表达式.结果表明:数字全息系统的景深和焦深不仅与记录波长以及记录时的数值孔径有关,还与记录时参考光波的偏置情况有关;在记录距离和CCD参量一定的条件下,离轴无透镜傅里叶变换全息对称偏置下的焦深比非对称偏置下的稍小;显微成像情况下离轴无透镜傅里叶变换全息系统的焦深大于同轴菲涅耳数字全息系统的焦深,计算机模拟表明了结果的正确性.

基于希尔伯特变换的数字全息位相重构技术

为了提高数字全息重构的精度,采用希尔伯特变换的方法对数字全息位相重构进行了理论分析和实验验证。首先利用傅里叶变换滤除全息图中的0级项,然后运用希尔伯特变换对已经滤除0级项的全息图实现90°相移,并构造出解析信号,从而可以求出物体的包裹位相,最后利用最小二乘法进行位相解包裹得到物体的真实位相;并将希尔伯特变换法与常规傅里叶变换法重构的实验结果进行了对比和分析,获得了标准偏差的对比数据。结果表明,该方法比常规傅里叶变换法重构精度要高。这一结果对提高位相重构的精度是有帮助的。

预放大数字全息显微系统的特性分析

为了提高预放大数字全息显微系统的成像质量,采用理论分析与实验验证相结合的方法,分别对采用平面及球面参考光记录的预放大数字全息显微系统进行了研究和比较。结果表明:在通常的实验条件下,系统的横向分辨力主要取决于显微物镜的成像分辨力;记录距离较小时,两种系统的横向分辨力均随着记录距离的增大略有降低;但当记录距离较大时,球面参考光预放大数字全息系统的横向分辨力降低得更为明显,即平面参考光预放大数字全息显微系统较为优越;在记录距离为0的情况下,即像面数字全息成像情况下,两种系统的再现像均具有最高的分辨力,在利用普通工业用传感器条件下,横向分辨力远超过了2.19μm,且像质较好。因此,尽可能减小全息图的记录距离,或者采用像面数字全息系统,可以有效提高数字全息系统的成像分辨力。

迈克尔逊干涉仪实验中的定域和非定域干涉

本文分析了迈克尔逊干涉仪实验中的定域和非定域干涉图样的形成、特点及区别 ,指出形成定域或非定域干涉取决于光源 ,产生等倾或等厚干涉不仅取决于M1 M2 ′之间的夹角a 。

工科院校校本课程开发的方法与途径

校本课程开发是目前我国课程改革乃至教育改革的热点问题。阐述了工科院校开发校本课程的必要性以及开发的方法与途径。

大学物理实验校本课程开发的研究与实践

校本课程开发是目前我国课程改革乃至教育改革的热点问题。阐述了"大学物理实验"校本课程开发的必要性、如何开发物理实验校本课程以及我校物理实验校本课程开发的实践。

分光计单次调节法

分光计是一种测量角度的仪器，分光计的调整是物理实验中的难点之一，这一方面是因为分光计本身结构复杂，要熟悉它需要一定的时问；另一方面是实验教材中没有讲调节原理，学生没有弄清是怎么回事就进实验室动手操作。分光计调整的难点是调载物台平面和望远镜光轴共同垂直于分光计的中心轴，目前实验中大都采取二分之一调节法，该方法容易记忆，适合初学者学习使用，但其方法的简单是由破坏一方的平衡，从而增加调节次数换来的。所谓单次调节是指分光计有关部件只调一次到位，从而达到快捷、准确。下面用等效简图对调节原理进行分析．

像面数字全息显微系统的成像分辨率及成像特点

为了实现高质量成像,通过对实际的像面数字全息显微系统(IPDHMS)点扩散函数的推导,分析了系统的成像分辨率决定因素及成像特点,给出了相应的实验结果。结果表明,IPDHMS的成像分辨率取决于显微物镜(MO)的成像分辨率和记录器件的像元大小,而与记录器件的光敏面尺寸无关;无论物体被照亮区域有多大,对全息图的记录和再现都没有影响;IPDHMS对成像区域中各点发出的通过MO的各种频率成分均能完整记录与再现,是一种优化的全息成像系统,利用该系统可以实现高质量成像与测量。实验结果证明了理论分析的正确性。

基于像面数字全息术的中药饮片细胞定量成像技术研究

细胞三维定量成像为中药饮片显微鉴别提供了新方法。为了提高数字全息显微成像质量,采用理论分析与实验验证相结合的方法,对球面参考光像面数字全息显微术的记录和再现过程进行了研究,提出了利用标准分辨率测试板对系统放大倍数、物距等参数进行标定的方法;并利用实验结果对两种常见的相位解包裹方法进行了对比。结果表明:球面参考光像面数字全息图不仅具有较高的信息容量,而且再现过程非常简单,还可以在记录过程中实时观察被记录样品的情况,并选择恰当的被记录区域。利用美国空军分辨率测试板的强度再现像就可以对全息成像系统的放大倍数等参数进行精确标定;利用基于横向剪切的最小二乘解包裹方法可以得到具有较大纵深细胞的准确相位;采取边缘识别技术,可以提高细胞再现像显示效果。

高质量等曲率物参光像面数字全息显微系统

对等曲率物参光像面数字全息显微成像系统进行研究,分析了光路配置方法,推导了系统的点扩散函数,并由此指出了决定系统成像分辨率的因素及系统的成像特点,最后讨论了再现像光场一次位相畸变校正的方法.结果表明,等曲率物参光像面数字全息具有最大的信息容量;该系统的成像分辨率取决于显微物镜的数值孔径和CCD的像元大小,与CCD的光敏面尺寸无关;物体各点中通过显微物镜的所有频率成分均能被系统完全记录与再现,样品被照亮区域的大小对记录条件和再现像质没有影响;等曲率物参光像面数字全息系统是一种优化的全息记录与再现系统,利用该系统可以实现高质量成像.实验结果验证了理论分析的正确性.

菲涅耳数字全息成像系统的焦深

焦深是表征成像系统性能的重要参数。基于透镜相干成像的焦深判据,利用数值积分和计算机模拟的方法,分析和推导了菲涅耳数字全息成像系统的焦深,给出了相应的焦深表达式.并与利用理想成像四分之一波像差的判据得到的焦深进行了比较。结果表明:菲涅耳数字全息成像系统的焦深不同于透镜相干成像系统的焦深。在记录距离和CCD参数一定的条件下,离轴菲涅耳数字全息成像系统的焦深略大于同轴菲涅耳数字全息的焦深;离轴对称偏置情况下的焦深略大于非对称情况下的焦深。利用像强度判据得到的焦深,能够较好地表征数字全息成像系统的性能。

优化的数字全息显微成像系统

基于预放大数字全息显微系统的全息图记录与再现过程及其点扩散函数的分析,从成像分辨率、成像质量及实现的难易程度等方面对数字全息显微中六种常见记录光路系统的成像性能进行了对比研究.结果表明,像面数字全息术具有最高的成像分辨率及成像质量,其成像分辨率与记录器件的光敏面尺寸无关,该系统对信息的记录是完整的,而且记录过程不必考虑物体被照亮区域的大小,再现过程非常简单,是优化的数字全息显微成像系统.等波面弯曲的物参光像面数字全息术非常有利于位相解包裹及位相畸变补偿的正确进行,该系统更适合于位相显微.实验结果验证了理论分析的正确性.

等曲率物光和参考光预放大数字全息显微术中的相位畸变补偿

为了快速、准确地再现球面参考光预放大数字全息图的三维信息,采用理论推导和实验验证相结合的方式,对等曲率物光和参考光预放大数字全息显微系统的相位畸变补偿问题进行了研究。推导了该系统的点扩展函数,进而获得了物体再现光场的复振幅及相位畸变表达式,利用估测的相位掩模对再现光场相位畸变预补偿后进行相位解包裹,结合自动相位补偿方法获得待测样品较为准确的相位分布。对人体血红细胞进行了实验研究,结果表明,利用相位掩模对再现光场进行预补偿,一方面可以避免相位解包裹的错误,另一方面还可以有效消除再现光场的二次相位畸变,以实现利用单次自动相位补偿方法获得光场正确的相位分布。

球面参考光像面数字全息显微术及对中药饮片细胞形貌的表征

为快速、准确地对中药饮片细胞进行形貌表征,采用理论分析与实验验证相结合的方法,对球面参考光像面数字全息显微术进行了研究。结果表明,通过适当调整参考点源的位置,球面参考光像面数字全息显微术可以准实时地消除显微物镜引入的二次相位畸变,利用自动相位补偿算法能够快速、有效地消除因参考光偏离光轴带来的一次相位畸变,准确再现样品的相位信息。基于研究结果,利用所建立的球面参考光像面数字全息显微术对中药饮片蒲黄细胞进行定量成像,由相位分布给出了细胞的大小及形貌特征。

对基于图像分割与合并的相位展开算法的改进

为了提高基于图像分割与合并的相位展开算法的精度,对已有的一种算法进行多方面改进,采取区域不等分措施,使得区域信息完整、准确再现;针对不同区域的噪声及欠采样情况,分别采取不同的相位展开算法;对分块合并时重叠区域进行加权叠加处理。利用仿真和实测数据对算法进行了验证,结果表明,改进算法能更准确、快速地恢复出被测物体的相位信息。改进后的算法不但适合于超大规模图像的相位展开,也适合于部分区域条纹过密的包裹相位图的展开。

利用小尺寸电荷耦合器件实现数字全息高分辨成像

为了在降低数字全息显微成像系统成本的同时实现高分辨成像,对像面数字全息显微术的记录与再现过程进行了理论分析,结合系统的点扩散函数,对该系统的横向分辨率进行了分析.得到了如下结论:像面数字全息显微系统的横向分辨率对电荷耦合器件(CCD)光敏面尺寸变化不敏感;对于常见的CCD器件,其像元尺寸的变化对该系统的横向分辨率影响甚微.此外,对像面数字全息显微系统的成像特点进行了分析,结果表明:利用像面数字全息系统可以实现物体信息的完整记录与再现,其成像分辨率及像质优于预放大数字全息系统.利用搭建的数字全息实验记录系统,从强度及位相两方面对理论分析结果进行了验证,实验结果表明了理论分析的正确性.

无透镜傅里叶变换显微数字全息成像系统的焦深

基于透镜相干光学成像系统的斯特列尔(Strehl)判据,对无透镜傅里叶变换显微数字全息成像系统的焦深进行了推导,得到了参考点源对称偏置和非对称偏置两种情况下的焦深表达式.结果表明,无透镜傅里叶变换显微数字全息成像系统的焦深决定因素与透镜相干成像系统的焦深决定因素不同,其焦深不仅与照明光源的波长,成像系统的孔径及记录距离有关,还与参考光源的配置有关.计算机模拟和实验结果均证明了理论分析的正确性.