Versuch

Irisblende als Fourier-Filter

Info

rot: Lichtweg ohne Target; grün: Abbildung des Targets mit der Kamera.

Von links nach rechts: Weiße LED, Kollektor, Grünfilter, Feld-Iris, Feld-Linse, Apertur-Iris, Kondensor, Target, Objektiv, Maske, Strahlteiler, Tubuslinse, Kamera. Im rechtwinkligen Arm nach hinten: Projektionslinse und Schirm.

Köhler’sche Beleuchtung des Targets mit Kollektor, Feld-Iris, Feld-Linse, Apertur-Iris und Kondensor (im Foto von unten nach oben).

Von links nach rechts: Kondensor, Target, Objektiv, Maske, Strahlteiler, Tubuslinse, Kamera. Im rechtwinkligen Arm nach oben: Projektionslinse und Schirm.

Target im XY-Verschiebehalter

Skizze des Targets mit Siemensstern in Feld F14.

O.l.: Kamerabild des Siemenssterns. O.r.: Abbildung des Fourier-Musters auf dem seitlichen Schirm. U.l.: Ausblendung von äußeren Beugungsordnungen mit der Iris. U.r.: Manipuliertes Kamerabild des Siemenssterns.

Bei dem Aufbau handelt es sich um ein 4f-Mikroskop mit einem senkrechten Arm hinter der Objektivlinse. Dieser ermöglicht, außer dem Bild des Objekts gleichzeitig auch das Fourier-transformierte Muster, welches durch das Objekt (Target) erzeugt wird, zu beobachten. Mit einer Irisblende oder einer anderen Maske kann man das Fourier-transformierte Muster filtern und dann sehen, wie sich die Manipulation auf das Bild auswirkt.
Um die Bedeutung höherer Beugungsordnungen zu demonstrieren, platziert man ein Siemenssterntestbild, den Sektorstern aus 72 sich verjüngenden Einzelspalten, in die Brennebene vor dem Objektiv und die Irisblende in die Fourier-Ebene hinter dem Objektiv. Beim Schließen der Iris werden zuerst Informationen, die weit außen im Fourier-Bild liegen, ausgeblendet. Diese hohen Raumfrequenzen können den engsten Stellen der Einzelspalte zugeordnet werden. Dies hat zur Folge, dass die Abbildung des Siemenssterns von innen nach außen ihre Struktur verliert.

Vorbereitungsdauer: 1.0 Tage

Beschreibung

Hinweise zur Durchführung:
Bei dem hier beschriebenen Versuch handelt es sich um Aufgabe 22 auf Seite 91 im Handbuch von Thorlabs.
Kameraeinstellungen für die Abbildung des Siemens-Sterns: 2 ms Exposure Time. Um die Sichtbarkeit des gefilterten Bildes zu verbessern, erhöht man in der Kamera-Software den „Gain“.
Displayeinstellung: Min Intensity 100.

Hinweise zum Aufbau:
Der Aufbau des 4f-Mikroskops ist im Handbuch von Thorlabs ab Seite 35 beschrieben.
Die ThorCam Kamera Software Version 3.1.1 ist auf dem Surface Notebook installiert.