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Sandbox Physics

光学 065 · 衍射、Fourier 光学与计算成像

相位显微镜

这套独立初始化的三维装置把明场与暗场、Zernike 相衬、微分干涉相衬连成一套完整实验。两个带量纲物理控制量、探针直接拖动、探测器曲线与三项定量检查都会按页面方程重新计算。

交互模型相位显微镜
主要预测 P1\mathcal P_10.500.50
物理尺度 P2\mathcal P_250%50\%
极限检查 V\mathcal V0.00π0.00\pi
模型适用区间模型适用\text{模型适用}

物理教程

怎样研究相位显微镜

背景相位显微镜是一套独立初始化的装置，包含三个相互关联的研究场景：明场与暗场、Zernike 相衬、微分干涉相衬。物体相位与相位板延迟两个控制量直接进入控制关系 I≈I0(1+2ϕsin⁡δ)I\approx I_0\left(1+2\phi\sin\delta\right)。适用区间指示器会标明标量、傍轴或采样场假设；矢量与非傍轴效应不在该边界内。

为什么值得理解瞳面调制怎样把不可见的相位物体变成可见强度反差？

先抓重点

核心问题
瞳面调制怎样把不可见的相位物体变成可见强度反差？
一句话直觉
探测器曲线和三项数值读数都由 I≈I0(1+2ϕsin⁡δ)I\approx I_0\left(1+2\phi\sin\delta\right) 重新计算。几何尺度与辉光属于表现编码；方程、单位、守恒或极限检查以及适用区间指示器才是定量证据。

核心数学模型

控制关系

I≈I0(1+2ϕsin⁡δ)I\approx I_0\left(1+2\phi\sin\delta\right)

实现使用带量纲输入求值，并运行可执行的解析或数值基准。适用区间指示器会标明标量、傍轴或采样场假设；矢量与非傍轴效应不在该边界内。

常见难点

把辉光亮度误当作测量功率

容易误解更亮的电影化轨迹必然代表按比例增加的光功率。

正确理解比较时应读取探测器与归一化读数。辉光刻意采用非线性显示，让微弱结构仍然可见。

动手实验

  1. 01

    场景 1：明场与暗场

    选择明场与暗场。先扫动物体相位并固定相位板延迟，再交换两者；随后拖动场景探针，直接重复第一项扫描。

    应该观察到： 同时读取主要预测、物理尺度、极限检查和适用区间指示器，并记录近似边界发生变化的位置。
  2. 02

    场景 2：Zernike 相衬

    选择Zernike 相衬。先扫动物体相位并固定相位板延迟，再交换两者；随后拖动场景探针，直接重复第一项扫描。

    应该观察到： 同时读取主要预测、物理尺度、极限检查和适用区间指示器，并记录近似边界发生变化的位置。
  3. 03

    场景 3：微分干涉相衬

    选择微分干涉相衬。先扫动物体相位并固定相位板延迟，再交换两者；随后拖动场景探针，直接重复第一项扫描。

    应该观察到： 同时读取主要预测、物理尺度、极限检查和适用区间指示器，并记录近似边界发生变化的位置。