第二章___波动光学引论_2_.ppt

* * 第二章 波动光学引论 2.1 定态光波及其复振幅描述 2.2 波前 2.3 波的叠加和波的干涉 2.4 两个点源的干涉 2.5 光的衍射现象和惠更斯－菲涅耳原理 2.6 菲涅耳圆孔和圆屏衍射 2.7 夫琅禾费单缝和矩孔衍射 2.8 光学仪器的像分辨本领 2.9 光的横波性与五种偏振态 §2 波 前 2.1 波前的含义 泛指波场中任一曲面， 更多地指一个平面 第二章 波动光学引论 1）已知一列平面波的传播方向平行于 面， 与 轴成倾角 ，设坐标原点所在波面的位相 为 ，写出它在波前 平面上的复 振幅分布。 2.2 写出 平面波前上的平面波球面波的复振幅分布 X O Z z x 解： 首先分析在 平面上的复振幅分布。 具体求解为： 2）画出上题中平面波的共轭波在 波前平面 上的复振幅分布 解： 共轭波的定义： 复振幅互为复数共轭波称为共轭波 我们约定波及其共轭波都来至波前的同一侧 其中： 则其共轭波是： 绘图 3) 分别写出 轴上物点 和 轴外物点 发出的发散球 面波在平面 上的复振幅分布， 设初位相均为 。 解： 对于轴上物点 其中： 因此: 对于轴外物点 4）写出并画出上题两球面波的共轭波 在 平面上的波前 解： 2.3 傍轴条件与远场条件（轴上物点） 1) 概念建立的意义 给出可以把球面波简化成平面波的条件 2) 轴上物点的傍轴条件与远场条件 点光源放在坐标原点 处,接收平面 上 场点 到 轴的距离为 从而在 面上的球面波前为 场点 到物点 的距离 （1）傍轴条件 如图所示有： 此时振幅项简化成常数项： 傍轴条件 （2）远场条件 相位项 的含义是： 每当相位改变 ，三角函数反号， 这种变化不可忽略。 只有 ，才有 此时相位项简化成： 时，有： 即： 远场条件 （3）傍轴条件和远场条件均满足后 复振幅可以简化成： 这是一束由 点源发出的、 沿 连线方向垂直入射到 接收平面 上的平面波。 点光源放在坐标原点 处,接收平面 上 场点 到 轴的距离为 从而在 面上的球面波前为 场点 到物点 的距离 当点光源 变成一物平面 图中相应矢径有 过 点的物平面 与过 点的 波前 的间距 物平面上的任意光点 到场点 的矢径 物平面中心 到 的矢径 到波前中心 的矢径 泰勒展开 泰勒展开 泰勒展开 泰勒展开 泰勒展开 点源 在 面上激发的球面波前为 3）轴外物点的傍轴条件和远场条件 如图，点源 在平面 上的球面波前为： 其中： 泰勒展开： 若物点和场点同时满足傍轴条件： 振幅项可以简化成： 于是： 若物点和场点同时满足傍轴条件： 振幅项可以简化成： 若场点满足远场条件： 则相位项可以简化成： 其中： 是常数， 是变量 这是一束由点光源 发出的沿 连线方向斜入射的平面波 此处相位因子中的变量是线性项了 球面波 简化为平面波 ， ， 重点回放