Laboratorium optyki falowej

Andrzej Kołodziejczyk, Agnieszka Siemion, Maciej Sypek

Skrypt zawiera opis podstawowych ćwiczeń laboratoryjnych dotyczących zagadnień z zakresu optyki falowej, takich jak: obrazowanie w ramach optyki geometrycznej i falowej, interferencja i koherencja światła (doświadczenie Younga przy oświetleniu laserowym, światłem quasi-monochromatycznym lampy gazowej i światłem białym, interferometr Michelsona, interferometr Macha-Zehndera), dyfrakcja światła (strefy Fresnela, plamka Poissona, kamera otworkowa - camera obscura, siatka dyfrakcyjna, zjawisko samoobrazowania, dyfrakcja Fraunhofera i jej zastosowanie w dyfraktometrii, twierdzenie o skalowaniu w ramach dyfrakcji Fresnela), holografia (holografia klasyczna - zapis siatki dyfrakcyjnej i hologram Fresnela płaskiego obiektu dyfuzyjnego, holografia syntetyczna – płytki strefowe i hologram Fouriera zaprojektowanego numerycznie obiektu dwuwymiarowego, holografia cyfrowa – zapis i odtworzenie hologramu cyfrowego).  Prezentowane ćwiczenia obejmują podstawowe pomiary, których zadaniem jest weryfikacja doświadczalna opisu teoretycznego bądź ilustracja praktycznego zastosowania omawianego zjawiska. Część zaproponowanych eksperymentów można przeprowadzić w skromniej wyposażonych laboratoriach, na przykład w szkołach podstawowych i ponad podstawowych na lekcjach przyrody i fizyki lub na kółkach zainteresowań.

Optical Information Processing

Agnieszka Siemion

This elaboration describes the exemplary material needed for Optical Information Processing laboratory exercises – the course at the Faculty of Physics at Warsaw University of Technology. The topics were chosen as complementary for a better understanding of the lecture and workshops. There are 7 laboratory exercises allowing to acquire practical knowledge about holography, optical setups and its numerical counterparts. All these problems are related to the optical information processing and performing such laboratory exercises can help to understand the processing and application of optical information.   These experiments can be carried out during specializations connected to optics and photonics as advanced laboratory exercises.   The first two exercises are related to interferometry and holography which can be used for example in detailed analysis of surface shape or deformations of objects. Holographic inspection of elements is a very precise method of measurement allowing to visualize micro changes or even internal defects.   Then, the basics of operation in angular spectrum space is presented by performing spatial filtering, observing correlation and recording Fourier holograms. Deep understanding of processing images in frequency domain helps to carry out both optical setups and numerical algorithms.   The majority of optical setups carried out on laboratories will be modelled numerically during the 6th laboratory. Numerical processing of optical signals is very important in practicing the understanding of what is the difference between discrete and continuous signals processing. The sampling theorem plays a great role in proper designing of optical signals.   The last laboratory part corresponds to designing and exposing holograms that can be reconstructed in white light. The whole knowledge gathered during these classes should help with understanding the idea of optical processing of signals.