大学物理11-7 圆孔衍射 光学仪器分辨率.ppt

* 11 – 7 圆孔衍射 光学仪器的分辨率 第十一章 波动光学 * 一 圆孔衍射 艾里斑 ：艾里斑直径 二 瑞利判据 对于两个强度相等的不相干的点光源（物点），一个点光源的衍射图样的主极大刚好和另一点光源衍射图样的第一极小相重合，这时两个点光源（或物点）恰为这一光学仪器所分辨. * * 三 光学仪器的分辨本领 最小分辨角 （两光点刚好能分辨） 光学仪器分辨率 光学仪器的通光孔径 1990 年发射的哈勃 太空望远镜的凹面物镜 的直径为2.4m ，最小分 辨角 ，在大气层 外 615km 高空绕地运行 , 可观察130亿光年远的太 空深处, 发现了500 亿个 星系 . 例11-13 设人眼在正常照度下的瞳孔直径约为3mm，而在可见光中，人眼最敏感的波长为550nm，问： （1）人眼的最小分辨角有多大？ （2）若教室黑板上写有一等于号“=”，在什么情况下，距离黑板10m处的学生才不会因为衍射效应，将等于号“=”看成减号“－”。 解（1） （2） 解 雷达天线发射出去的无线电波，相当于通过天线圆孔后的衍射波。由于衍射的中央主级大（艾里斑）集中了绝大部分衍射波的能量，所以雷达波束的角宽度就是最小分辨角的角的两倍，即 例11-14 设一雷达的圆形发射天线的直径 ，发射的无线电波频率 。求雷达发射的无线电束的角宽度。 例3 毫米波雷达发出的波束比常用的雷达波束窄，这使得毫米波雷达不易受到反雷达导弹的袭击. （1）有一毫米波雷达，其圆形天线直径为55cm，发射频率为220GHz的毫米波，计算其波束的角宽度； （2）将此结果与普通船用雷达发射的波束的角宽度进行比较，设船用雷达波长为1.57cm，圆形天线直径为2.33m . 解（1） （2） 例4 (1)哈勃太空望远镜是1990年发射升空的天文望远镜（教材P213图14-34），它的主透镜直径为2.4m，是目前太空中的最大望远镜。试计算哈勃望远镜对波长为800nm的红外光的最小分辨角。 （1）哈勃望远镜的最小分辨角 解： 分辨本领 若拍摄所用波长相同，则分辨本领与D成正比，因此所提高的倍数为 （2） （2）现在正在造的韦布望远镜的主透镜直径至少为6m，也可在红外频率下工作，问与哈勃望远镜相比，韦布望远镜的分辨本领预计可以提高多少倍？