謝春勇等

摘 要：為了研究雙光柵衍射成像中物體虛像位置與原物位置發(fā)生橫向偏移情況及其影響因素，設(shè)計了非平行雙光柵衍射成像物像位置偏移量的測量裝置，應(yīng)用MATLAB以及光柵衍射匯合成像方程[1]，實驗得到橫向偏移量的情況以及影響偏移量的因素，并對偏移量產(chǎn)生的原因進行了分析。

關(guān)鍵詞：雙光柵衍射成像；物像位置；橫向偏移量

引言

雙光柵成像效應(yīng)，就是利用兩光柵的“色散”與“匯合光譜” 作用實現(xiàn)的成像的[2-7]。虛像的位置很難確定，一般位于原物位置附近，但是又有一定的偏移，偏移量隨光柵的組合不同，兩光柵的夾角不同等有一定的差異。了解和認識這種偏移特別是橫向偏移對于雙光柵成像系統(tǒng)的應(yīng)用很重要。實驗就從這方面進行了研究，利用Mat lab程序[8]代碼對原像和虛像進行分析。

1 雙光柵衍射成像原理

物光波先經(jīng)過一光柵的色散再經(jīng)另一光柵的匯合光譜作用后重新形成清晰的物體虛象，從而可實現(xiàn)隔著障礙物看清前方物體，即“隔屏觀物”[5-7]。

2 實驗系統(tǒng)

非平行雙光柵衍射成像物像位置偏移量的測量主要是包括機械部分、光學(xué)系統(tǒng)、計算機圖像處理系統(tǒng)[4-5]，如圖1所示。

3 偏移量測量的實驗原理

經(jīng)過雙光柵衍射形成的虛像一般與原像存在一定的橫向（x方向）偏移，該偏移量隨光柵的組合不同、兩光柵的夾角不同等而又一定的差異。

參考文獻[1]給出了計算橫向偏移量的方法：

而本實驗采用的方法是：通過用攝像機拍攝原像和虛像，然后用Mat lab程序代碼對原像和虛像進行分析，求出虛像相對原像在x方向的偏移量？駐x，并探究偏移量的特性。

4 實驗過程及結(jié)果

G1法線對準零刻度，G2中心對齊干板夾中心，用攝像機代替望遠鏡。按照表1調(diào)節(jié)好各參數(shù)，按指定的角度轉(zhuǎn)動G2（順時針為正，逆時針為負）。調(diào)節(jié)攝像機鏡頭直到找到不同角度下k2=1級大致清晰的消色散圖像，用攝像機拍攝完整的虛像圖像，命好文件名，并記錄z2。將減光片插入十字點觀察物上的減光盒內(nèi)，移開擋板和G2，使經(jīng)過減光片衰減后的光直接進入攝像機，用于攝像機拍攝原像圖像形狀，最后拍攝下完整的觀察物原像圖像并記錄原像文件名。用MATLAB程序代碼對原像和虛像進行分析，求出虛像相對原像在x方向的偏移？駐x。

5 實驗數(shù)據(jù)

6 實驗結(jié)論

從實驗數(shù)據(jù)可以看到，當兩光柵并非平行放置而是有不為零的夾角時。隨著光柵G2的角度θ逐漸增大，偏移量？駐x值先減少，而后逐漸增大，在θ接近0°時， ？駐x有最小值，θ與？駐x的變化曲線是一個“類拋物線”的形狀。兩光柵的夾角（逆時針為負，順時針為正）越大，偏移量越大。

實際上物像位置偏移量的大小與兩片光柵的參數(shù)、兩次衍射的衍射級數(shù)、光源目標物距離第一片光柵的距離以及光源的中心波長有關(guān)[1]。

參考文獻

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