大学物理,波动光学,光的衍射19-04 光学仪器分辨率.ppt

* 第19章 光的衍射 19.4 光学仪器的分辨本领 * 19.4 光学仪器的分辨本领 平行光通过圆孔经透镜会聚，照射在焦平面处的屏幕上，也会形成衍射图样。 衍射图样是一组同心的明暗相间的圆环，中央处是一个亮圆斑。 中央明区集中了衍射光能的 83.5% 一、圆孔夫琅禾费衍射 爱里斑 圆孔衍射 光强分布 1 0 夫琅禾费圆孔衍射光强分布* 爱里斑 第一暗环所围成的中央光斑称为爱里斑。 第一暗环对应的衍射角 称为爱里斑的半角宽， 经圆孔衍射后，一个点光源对应一个爱里斑。 ：艾里斑直径 按照波动光学的观点，透镜相当于一个圆孔，由于衍射的存在，一个物点通过透镜所成的像，不是一个几何点像，而是一个有一定大小的爱里斑。 大多数光学仪器所用透镜的边缘都是圆形，圆孔的夫琅和费衍射对成象质量有直接影响。 一一对应 几何光学: 物点 像点 一一对应 波动光学: 物点 像斑 二、光学仪器的分辨本领 光学仪器对点物成像，是一个有一定大小的爱里斑。 两个物点通过透镜所成的像，就是两个爱里斑。 瑞利给出恰可分辨两个物点的判据。 若两物点距离很近，对应的两个爱里斑可能部分重叠而不易分辨。 S1 S2 光学仪器对点物成像，是一个有一定大小的爱里斑。 1、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。 * * 2、光学仪器的分辨本领 （两光点刚好能分辨） 光学仪器的通光孔径 　　满足瑞利判据的两物点间的距离，就是光学仪器所能分辨的最小距离。此时，两个物点对透镜中心所张的角，称为最小分辨角。 光学仪器分辨率 光学仪器的最小分辨角越小，分辨率就越高。 对望远镜，? 不变，尽量增大透镜孔径 D，以提高分辨率。 一般天文望远镜的口径都很大，世界上最大的天文望远镜在智利，直径16米，由4片透镜组成。 对显微镜，主要通过减小波长来提高分辨率。电子显微镜用加速的电子束代替光束，其波长约 0.1nm，用它来观察分子结构。 荣获 1986 年诺贝尔物理学奖的扫描隧道显微镜最小分辨距离已达 0.01 ?，能观察到单个原子的运动图像。 提高光学仪器分辨本领的两条基本途径：