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分享几张有意思的图片（9）

2021-12-20 10:31| 发布者：Davis| 查看：177| 评论：0|原作者: 小小光08

摘要：本文介绍了一些有趣的图片，包括一些光学现象产生的光斑图像、傅里叶显微术进行微纳结构表征的方法、流式细胞仪的工作原理、LCoS显示装置的基本结构、天文学分辨准则、ITER等，同时还比较了传统相机成像与光场相机成像的原理。

球差形成的光斑

彗差形成的光斑

像散与倍率色差形成的光斑

防反射膜的作用

传统傅里叶显微镜

傅里叶显微术，又称为后焦面傅里叶谱显微术，其将面阵探测器放在物镜的后焦面记录样品光波的傅里叶谱图像，记录的傅里叶谱图像包含了光波的波矢信息。近年来，随着现代微纳加工技术的逐渐成熟和微纳光子学的兴起，各种性能优异的微纳结构器件(如超表面结构器件、光子晶体、表面等离激元器件等)不断涌现。傅里叶显微术已成为种表征微纳结构样品的重要技术，利用傅里叶显微术表征微纳结构样品的空间特征结构已有许多的应用。

上图是一种典型的传统傅里叶显微镜示意图，由于物镜的后焦面非常靠近其外壳，需要利用延迟透镜组将物镜后焦面成像到面阵探测器的传感面上。在此基础上，还发展出了多种稍微复杂的变形装置。

传统的傅里叶显微术只能获取来自样品光波的傅里叶谱分布图，并不能直接在傅里叶面获取样品的空间结构图像。

金、银、铜和铝镀膜的反射率

流式细胞仪原理

流式细胞术通过检测对悬浮于流体中的微小颗粒标记的荧光信号进行高速、逐一的细胞定量分析和分选。

流式细胞仪是一种对异质细胞群中的细胞进行多参数分析或分选的有力工具，可用于免疫分型（白细胞）、倍体分析（DNA）、细胞计数以及 GFP( 绿色荧光蛋白 ) 表达分析等一系列应用。目前普遍用于流式细胞仪的激光器有 360 nm、488 nm、505nm、515 nm、532 nm、552 nm、561 nm 和 594nm 等。

硅基液晶（LCoS）芯片的具体基本结构

LCoS显示装置是发射性和反射性技术的融合。LCoS显示装置是以硅片为基材，其上涂覆一层反射率很高的材料，利用向列型或铁电体的液晶调节从背光板反射的场序型彩色光。因为控制电路在每个像素的反射面的下方（LCD在这方面的结构则不同，是环绕每个像素），因此对光通路没有阻碍，可以生成清楚得多的图像。

LCoS芯片因其特有的结构和小尺寸，可以很方便地与虚拟和增强现实的近眼式显示装置整合。Google Glass（单眼型头戴式显示装置）是LCoS技术的应用实例。

天文学中三种分辨准则：（a）瑞利准则，（b）道斯准则和（c）斯佩罗准则

瑞利准则影响最大，应用最广。瑞利1879年建议当两个等强像斑中的一个主强度极大正好与另一个像斑的第一圈暗环相重合，就称这两个像斑刚刚被分辨开。这就是瑞利准则。在瑞利准则条件下，复合像斑中心点的亮度是单个像斑最大亮度的0.735倍。

斯佩罗准则不很严格。他将两个等强像斑尽量接近，当接近到像中心的暗淡点刚刚消失而不能再靠近的时候，就称作两个像斑刚刚被分开。这时如果再继续靠近，则复合像斑只有一个明亮峰值。斯佩罗准则是人为可分辨像斑的极限情况。

道斯准则与前两种准则不同，是天文学家道斯经过长时间研究确定的，它介于两种分辨准则之间。在这种准则条件下，复合像斑中心点刚刚有一个暗淡的斑点，可以为人眼所觉察。事实上，道斯准则的分辨能力和口径的空间截止频率十分吻合。

热核实验反应堆

国际热核实验反应堆（ITER）是所有尝试过的最大的国际科研项目之一。设备的核心部分由一个环形金属室构成。它的总重量达23000吨，远远超过了仅7300吨的埃菲尔铁塔的重量。

设备的组件很重，运输设备的道路必须经过特殊改善。需要一队货车运输这些组件，其中最重的组件达900吨，最高的组件有4层楼那么高。国际热核实验反应堆大楼有19层高，坐落在有60个足球场那么大的巨型陆台上。该项目计划耗资100亿欧元，由七个成员国分摊（欧盟、美国、中国、印度、日本、韩国和俄罗斯）。

在最终点火运行时，该设备将把氢气加热到2.7亿万℉（华氏度，1.5亿万℃），远远超过太阳中心的2700万℉（华氏度，1500万℃）。如果一切正常，该设备将生产500兆瓦能量，是最初进入反应堆能量的10倍。

国际热核实验反应堆仍然是一个科研项目，其目的不是生产商用电力。但是，物理学家正在为下一步计划奠定基础，即让聚变能量市场化。

传统相机成像与光场相机成像的对比

光场3D成像的原理与传统CCD和CMOS相机成像原理在结构原理上有所差异。传统相机成像是光线穿过镜头在后续的成像平面上直接成像。一般是2D图像。光场相机成像是在传感器平面前增加了一个微透镜阵列，将经过主镜头入射的光线再次穿过每个微透镜，由感光阵列接收，从而获得光线的方向与位置信息，使成像结果可在后期处理，达到先拍照、后聚焦的效果。

光场相机的优点是：单个相机可以进行3D成像，横向和深度方向的空间分辨率可以达到20μm到mm量级，景深比普通相机大好几倍，比较适合3D测量与引导，但目前精度适中的商业化光场相机价格昂贵。

单细胞激光器装置图

2011年6月，哈佛大学医学院成功研制出了基于法布里-珀罗腔的细胞激光器。抽运源采用波长为465nm的光参量振荡器，脉宽为5ns，重复频率为10Hz。增益材料为绿色荧光蛋白(GFP)，GFP是目前生物医学领域中常用的成像和追踪试剂，在细胞内可以稳定转录表达。谐振腔是两片涂覆有高反膜的分布布拉格反射镜(DBR)的石英基板，两块布拉格反射镜之间用校准直径为20μm的玻璃珠粘合而成，这样不仅可以给细胞留有足够的存在空间，有效避免细胞因受外界压力而产生形变，而且可以将两片高反镜固定，形成一个相对稳定的谐振腔。取制备好的细胞悬液10L，置于两片布拉格反射镜之间，由于毛细作用，细胞将自然进入谐振腔内并很快实现均匀分布，整个谐振腔安裝在三维调整平台上以便调整样品细胞，使抽运光能够均匀地作用于细胞。465nm激光器经40×的显微物镜聚焦，使光斑缩小至单个细胞尺寸，减少悬液中细胞间的相互作用，从而减少散射损耗。

两个彗星库