Когерентно-оптические методы в измерительной технике и биофотонике, Рябухо В.П., Тучин В.В., 2009

Когерентно-оптические методы в измерительной технике и биофотонике, Рябухо В.П., Тучин В.В., 2009.
   Когерентная оптика представляет собой обширный и динамично развивающийся раздел современной физики, включающий описание большого количества явлений, методов, инструментов и моделей так или иначе связанных с проявлением и использованием такого свойства оптических полей, как когерентность. Когерентно-оптические методы подразумевают изучение и использование на практике широкого класса объектов, под которыми могут пониматься как источники излучения, обладающие заданными когерентными свойствами
(как правило, обладающие высокой степенью пространственной и/или временной когерентности), так и особый характер взаимодействия взаимнокогерентных оптических полей и их воздействия на сторонние объекты.

Определение высоты макрорельефа поверхности образца.
Измерять рельеф поверхности при помощи микроинтерферометра можно не только по изгибу интерференционных полос, но и по их смещению при перестройке микроскопа с одного участка поверхности на другой. Для этого на микроскопическом изображении необходимо выделить некоторый участок на поверхности исследуемого объекта и вывести, используя микрометрические винты 4 предметного столика, этот участок на перекрестие шкалы окуляр-микрометра.
Затем, пользуясь микрометрическим винтом 7 вывести центральную ахроматическую полосу точно в центр поля зрения также до полного совпадения с перекрестием шкалы окуляр-микрометра. При этом удобно, чтобы полосы были ориентированы горизонтально, или вертикально. Снять показания микрометрических винтов 4 и 7.
Используя микрометрические винты предметного столика 4 сместить изображение объекта так, чтобы в перекрестии шкалы окуляр-микрометра оказался другой участок поверхности объекта, после чего винтом 7 снова установить ахроматическую полосу на перекрестие шкалы окуляр-микрометра. Сиять новые показания микрометрических винтов 4 и 7.
СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие
Интерференционный микроскоп для измерения микроструктуры поверхности
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Устройство интерференционного микроскопа
Формирование интерференционной картины
Математическое описание процессов формирования интерференционной картины в микроинтерферометре
Техническое устройство, внешний вид и органы управления интерференционного микроскопа Линника МИИ-4
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Задание 1. Компьютерное моделирование интерференционной картины от плоского зеркала с изменением периода, ориентации и положения интерференционных полос
Задание 2. Компьютерное моделирование интерференционной картины для зеркала с углублением в виде участка сферы и для ступенчатого рельефа
Задание 3. Настройка микроинтерферометра и калибровка окуляр-микрометра и окулярной видеокамеры с использованием объект микрометра
Задание 4. Определение периода интерференционных полос
Задание 5. Определение высоты микрорельефа поверхности образца
Задание 6. Определение высоты макрорельефа поверхности образца
Задание 7. Определение оптической толщины прозрачного слоя
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Спектральная оптическая когерентная томография
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Устройство оптического когерентного томографа
Пространственное разрешение оптической когерентной томографии
Регистрация интерференционного сигнала в спектральной области
Эффекты дискретизации в спектральной ОКТ
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Задание 1. Определение оптической и геометрической толщин и показателя преломления прозрачных объектов
Задание 2. Определение функции отклика системы в продольном направлении в воздухе
Задание 3. Определение функции отклика системы в продольном направлении в прозрачной среде с показателем преломления n
Задание 4. Подавление шума в ОКТ-изображении методами покадрового усреднения и усреднения в поперечном направлении
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Оптический пинцет
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Импульс световой волны и давление света
Движение микрочастиц в пучке лазерного излучения
Градиентная оптическая ловушка
Измерение малых сил и перемещений при помощи оптического пинцета
Микроскоп
Устройство оптического пинцета
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Задание 1. Настройка освещения по Келеру
Задание 2. Сборка и юстировка оптического пинцета
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Лазерный доплеровский анемометр
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Структура лазерного доплеровского анемометра
Эффект Доплера в оптике
Донлеровский сдвиг частоты при рассеянии монохроматической волны на движущейся частице
Детектирование доплеровского сдвига частоты фотоприемником
Дискретное преобразование Фурье и построение оценок спектра мощности случайного сигнала
Структура сигнала лазерного доплеровского анемометра
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Задание 1. Калибровка лазерного доплеровского измерителя скорости
Задание 2. Измерение скорости течения жидкости на оси ламинарного потока в цилиндрическом канале
Задание 3. Исследование поперечного профиля распределения скоростей ламинарного течения жидкости в трубе
Задание 4. Разработка программы для цифрового спектрального анализа сигнала лазерного доплеровского анемометра
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Цифровая Фурье-голография
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Запись и восстановление объектного поля в аналоговой голографии
Дифракционные преобразования волновых полей
Запись цифровой голограммы и численная процедура восстановления изображения объекта
Пространственное разрешение изображения, восстановленного с цифровой фурье-голограммы
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Задание 1. Разработка оптической схемы записи цифровой фурье-голограммы и расчет параметров схемы
Задание 2. Запись цифровой фурье-голограммы объемного рассеивающего объекта и численное восстановление его изображения
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Цифровая голографическая интерферометрия
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Влияние спекл-модуляции восстановленного изображения
Оптические схемы записи цифровых голограмм в методе голографической интерферометрии
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Задание 1. Разработка оптической схемы записи цифровых фурье-голограмм для реализации метода цифровой голографической интерферометрии и расчет параметров схемы
Задание 2. Запись серии цифровых фурье-голограмм объекта, соответствующих различным пространственным положениям поверхности объекта, и численное восстановление голографических изображений-интерферограмм
Задание 3. Запись серии цифровых голограмм сфокусированного изображения объекта, соответствующих различным пространственным положениям объекта, и численное восстановление голографических изображений-интерферограмм
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
СПИСОК ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.