2013光学第三次习题课.pptx

光学第三次习题课 付建波 2013.12.16 课程内容回顾： 扩展性 非单色性 空间相干性 时间相干性 扩展光源不同部分 发光的独立性 发光过程在时间上的断续性 相位 随机性 等倾干涉： 屏幕上同一条干涉条纹，是由同一倾角的入射光形成的，称此干涉条纹为等倾条纹 (equal inclination fringes) 等厚干涉： 薄膜厚度相同处光程差相同，对应同一条干涉条纹。这种干涉称等厚干涉。 分振幅干涉： 扩展光源极限宽度： 0称为相干孔径角 相干面积 实际扩展光源： 光场的时间相干性 波列长度就成为光场纵向两点是否相干的标记，称其为相干长度 迈克尔逊干涉仪： 补偿板作用：补偿色散 精确定位等光程位置 多光束干涉 法布里—珀罗干涉仪： 反射光光强： 透射光光强： 峰值位置k ： 半角宽度k ： 定义色分辨本领（分辨率）： FP仪的色分辨率： i分辨超精细谱线 ii. 法布里-珀罗谐振腔的选频功能 FP腔将入射光的连续宽光谱改变为透射光的准分立谱。 （与级次k无关） 单层光学薄膜 光的衍射小结： 惠更斯-菲涅耳原理 夫琅禾费衍射 菲涅耳衍射 单缝衍射 方孔衍射 圆孔衍射 周期结构衍射 位移-相移定理 一维光栅 二维光栅 三维光栅 (x-衍射) 光谱仪 微结构 单元衍射 三维光栅衍射布拉格公式：2dsin = k； 一维光栅光强分布： 第k级衍射半角宽： 一级闪耀波长 相邻槽间光程差 二级闪耀波长 闪耀光栅： （2）　沿N 的方向入射 相邻槽间光程差 一级闪耀波长 在2b方向出现主峰 二级闪耀波长 在2b方向出现主峰 （1）沿n的方向入射 傅里叶变换光学 小结 波前变换和相因子分析 余弦光栅的衍射场 傅里叶变换光学大意 阿贝成像原理 与信息处理 泽尼克的相衬法 实例 应用 级衍射斑的方位角与余弦光栅的空间频率一一对应。 像面上光强的分布和样品的相位信息相关联。 阿贝成像原理： 物是一系列不同空间频率的集合。入射光经物平面发生夫琅禾费衍射，在透镜焦面（频谱面）上形成一系列衍射光斑；各衍射光斑发出的球面次波在相面上相干叠加，形成像. 傅里叶变换： 透过率函数为： 余弦光栅： 所有复杂光栅都可看作余弦光栅的叠加 简单的平面波入射，透射波为 k级平面波 傅里叶频谱 (Fourier frequency spectrum) : 方向k x z 空间频率越高，衍射角越大 ①共轴全息 ②离轴全息 1、在玻璃表面涂一层折射率为1.30的透明薄膜，设玻璃的折射率为1.5（1）对于波长为550nm的入射光来说，膜厚应为多少才能使反射光干涉相消？这时光强反射率为多少？与不加膜时相比，光强反射率降了多少？（2）对波长为400nm的紫光和700nm的红光来说，（1）问所得的厚度在两束反射相干光之间产生多大的相位差？（不考虑色散） 本来是多光束干涉，但由于R1，可近似取前两项反射光干涉。 问题：（2）对波长为400nm的紫光和700nm的红光来说，（1）问所得的厚度在两束反射相干光之间产生多大的相位差？（不考虑色散） 问：（3）按以上速度移动反射镜，钠黄光产生电信号的拍頻为多少？（钠黄光双线波长为589nm和589.6nm） 解：（1）中心级次 （2）第k级亮环半角宽为 问题（3）求该法布里-珀罗腔的色分辨本领和可分辨的最小波长间隔； （5）由 有 问题（1）屏上干涉条纹间距是多少？ （4）当增加的光程等于光的相干长度时，条纹消失，即lc=（n-1）d 得到 即玻片达2cm时条纹消失。 问题（2）屏上能出现多少条纹？ （2）屏上两束光重叠区宽度为BC 故屏上出现10条干涉条纹。 问题（4）若准单色光相干长度lc=1cm，玻片折射率为1.5，当玻璃片至少多 厚时，屏中心处干涉现象消失？ 5、一个直径为1cm的发光面元，如果用干涉孔径角量度的话，其空间相干范围是多少弧度？如果用相干面积量度，问1m远的相干面积为多大？10m远的相干面积为多大？设光波长550nm 问题（1）该光栅单元衍射零级的方位角（以入射角为准），并在图上标出； 7、光信息处理的4F系统如图。在系统的输入平面o上放置一张较大的图片，其振 幅透过率函数为 ，式中 。现以单色平行光照明图片，光波长为630nm。（1）求变换平面T上所获得的衍射图样的主要特征（衍射斑的方位及相对强度）；（2）求输出平面I上所获得的图像光强度分布；（3）如果用一张黑纸（作为空间滤波器）挡掉零级斑，求输出图像的光强分布，并算出空间频率的具体数值；（4）如果用一张黑纸挡掉上半部分非