阿贝成像原理与相衬显微镜.pdf

第五章：傅里叶变换光学第五章：傅里叶变换光学 3 阿贝成像原理与相衬显微镜3.1 阿贝（E.Abbe）成像原理3.2 空间滤波的概念3.3 阿贝Porter空间滤波实验3.4 相衬显微镜（F.Zernike,泽尼克,1935 Nobel Laureate）第五章：傅里叶变换光学第五章：傅里叶变换光学 3 阿贝成像原理与相衬显微镜3.1 阿贝（E.Abbe）成像原理几何光学：点点对应几何光学：点点对应Abbe成像原理（成像原理（1874，在蔡司光学公司）：第一步：衍射，在蔡司光学公司）：第一步：衍射Fourier变换衍射斑频谱展开第二步：衍射斑相干迭加变换衍射斑频谱展开第二步：衍射斑相干迭加Fourier反变换衍射斑干涉成像反变换衍射斑干涉成像ABCABC1+S0S1SzF1+11+1第五章：傅里叶变换光学第五章：傅里叶变换光学 3 阿贝成像原理与相衬显微镜3.1 阿贝（E.Abbe）成像原理正弦光栅：正弦光栅：fxttAyxU2cos),(1010+=三个衍射斑（点源）：三个衍射斑（点源）：S0，S1=1011211010iBSiBSetAAetAA+=xzyxikBikBSxzyxikBikSzyxikBikBSzyxikBikSeetAeeAyxUeetAeeAyxU12211221220220sin21121sin211201200),(),(第五章：傅里叶变换光学第五章：傅里叶变换光学 3 阿贝成像原理与相衬显微镜3.1 阿贝（E.Abbe）成像原理利用物象等光程性：利用物象等光程性：)()()(10BBBBSBBS=+=+=xikxikyxiIeetteAyxUyxUyxUyxU11sinsin10),(11102),(),(),(),(Abbe正弦条件：正弦条件：Vyy1sinsin11=横向放大率横向放大率f=1sin)/2cos(),(10),(1Vx ftteAyxUyxiI+=空间频率：空间频率：ff/V，几何缩放，不影响像质，几何缩放，不影响像质对比度：对比度：=0 0=t1/t0，保持不变，保持不变第五章：傅里叶变换光学第五章：傅里叶变换光学 3 阿贝成像原理与相衬显微镜3.2 空间滤波的概念传统光学还原图像传统光学还原图像Abbe成像改造图像成像改造图像光学信息处理光学信息处理空间滤波器（光学滤波器）空间滤波器（光学滤波器）高频信息高频信息高频信息高频信息高通高通低通低通带通带通过高频信息过高频信息fxizeAe2 补充：近场光学分辨率极限的傅里叶光学解释第二章：波动光学基本原理第二章：波动光学基本原理+波矢大小一定，用方向分量匹配不同的空间频率。高频损失！波矢大小一定，用方向分量匹配不同的空间频率。高频损失！+低频低频高频高频过高频过高频第五章：傅里叶变换光学第五章：傅里叶变换光学 3 阿贝成像原理与相衬显微镜3.3 阿贝Porter空间滤波实验黑白光栅，后焦面上可调光阑黑白光栅，后焦面上可调光阑1.0级通过：均匀照明级通过：均匀照明2.0，1级通过，正弦级通过，正弦F物物像像第五章：傅里叶变换光学第五章：傅里叶变换光学 3 阿贝成像原理与相衬显微镜3.4 相衬显微镜（F.Zernike,泽尼克,1935 Nobel Laureate）位相型物体：位相型物体：),(),(yxieyxt=透射场：透射场：+=?321),(10!3!211),(iiAeAyxUyxi),(yx),(yx位相板位相板第五章：傅里叶变换光学第五章：傅里叶变换光学 3 阿贝成像原理与相衬显微镜3.4 相衬显微镜（F.Zernike,泽尼克,1935 Nobel Laureate）0级直流分量加相移级直流分量加相移（位相板）：（位相板）：),(1321)1(!3!21),(yxiiiIeeAiieAyxU+=+=?)coscoscoscossin(sin23),(),(),(21*+=AyxUyxUyxIII当：当：1),(yx),(sin21),(21yxAyxI+=位相衬度光强衬度位相衬度光强衬度作业作业p.81:1