用数字全息术重现粒子场的研究

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数字全息术以CCD等光电探测器件记录全息图,用数值方法再现全息图,它是综合光学全息原理和计算机技术、电子技术以及数字图像处理技术发展起来的一种新型全息成像技术。本文从理论和实验两方面详细探讨了数字全息术的原理及其在粒子场重现中的应用,建立了数字全息图记录和再现的数学模型,根据光波衍射的球面波和平面波理论,给出两种不同的数值再现思路,即频域再现法和菲涅耳变换法。研究了利用数字全息技术结合复振幅信息对粒子场分布进行重现的方法,并进行了数值重现,避免了传统全息图的物理化学处理过程,而且不必对再现的三维图像进行繁琐的扫描记录。设计了一个简单的同轴全息实验装置来重现粒子场,有效的解决了数字化仪器的低分辨率的影响,并利用再现光场的复振幅信息对数值重现的粒子的景深进行了有效的修正。由于再现光场的复振幅信息得到了充分的利用,可以较为精确的确定重现微粒的位置。利用MATLAB语言编写了相应的程序,对记录的全息图进行分析处理,清晰再现出了粒子场,验证了理论的正确性。
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