大学物理 光学 第四章光的衍射.pptVIP

*复杂物体的Fraunhofer衍射Fraunhofer衍射平面xy---Fresnel-Kirchhofer衍射积分*平行光4-5-3Fraunhofer衍射的位置的讨论Fraunhofer衍射*图示：平行光照明衍射物时的Fraunhofer衍射位置可以证明严格Fraunhofer衍射发生在点光源的共轭平面上*非平行光照明衍射物时的Fraunhofer衍射位置任何一个光学成像系统，都有孔径光阑，因而成像质量受到衍射的限制---衍射受限成像系统的Fraunhofer衍射*4-6成像系统的分辨本领(ResolvingPower)任何成像光学系统的通光孔径是有限大小的，如透镜的孔径。孔径对成像光波的限制而产生的衍射效应，使得对应于物点的像点不再是几何光学意义上的一个点，而是一个衍射斑，从而使像模糊。任何成像系统中，在几何光学像差因素以外，还要考虑衍射效应对成像分辨本领的限制---衍射受限衍射像导致的成像分辨率的下降*4-6-1望远镜的分辨本领远处的物体，如遥远的星体，在望远镜后焦面附近成像。由于透镜孔径光阑的限制，像点成为Airy斑；当两个物点靠近时，形成的两个Airy斑交叠，导致无法分辨；两物点间距变小*图示：矩形孔及其Fresnel衍射Fresnel-Kirchhofer衍射积分*4-4-4.Fresnel波带板（ZonePlate）在入射的平面波前S上,相对于P点作出一系列半周期带：(1)原理图示：平面波前上的半周期带*P点的振幅：绝对值：即奇数带和偶数带的贡献相互抵消如果把所有奇数带或偶数带挡住，P点振幅将大大加强。挡住偶数带：挡住奇数带：具有上述功能的元件(衍射屏)就成为波带板(zoneplate）*图示：振幅型波带板*246810EP13579EP波带板具有类似于凸透镜对光的会聚作用，P点相当于透镜的焦点自由空间传播时的振幅型波带板的振幅矢量图：n=40的波带板：*如果将奇数或偶数半周期带附加上p位相振幅型波带板?位相型波带板比振幅型波带板的光效率提高4倍12345678910位相型13579246810振幅型振幅矢量图*（2）波带板的参数图示：波带板对平行光的会聚设计一个波带板，使得波长为l的平行光波能会聚到P点*图示：波带的半径一般情形下，和近似条件：实际情况下易于满足的条件*波带的半径：P点相当于透镜的焦点：f:波带板的主焦距与透镜的色差相反*当P点移近到f的1/3处时次焦距r0rRPOA轴上P点的位置变化对半周期带划分的影响原来的1个半周期带可重新分成3个半周期带A点、O点到P点的程差：r-r0*次焦距：原来的1个半周期带可分成3个时振幅降为原来的原来的1个半周期带可分成5个时振幅降为原来的其它次焦距：f/7、f/9、f/11……波带板的主焦距：*4-5.Fruanhofer衍射严格Fruanhofer衍射：光源和观察屏离衍射物无穷远用平行光照明衍射物，衍射物后面的透镜的后焦面上可得到Fruanhofer衍射。图示：Fruanhofer衍射的光路*上图：矩形孔和圆孔的Fruanhofer衍射花样右图：圆孔的Fresnel衍射花样*4-5-1单缝衍射(DiffractionbySingleSlit)图示：单缝Fruanhofer衍射的光路图示：不同宽度单缝的衍射花样X’Y’*1、单缝衍射的规律狭缝内各点子波的倾斜因子相同并且?1(远场）考察P点的光场：所有平行于狭缝的线上的点发出的子波到达焦平面上时的贡献相同。---Fresnel-Kirchhofer衍射积分狭缝内的波前发出的子波在P点的线性迭加；狭缝内各点到达P点的光程不同各子波的位相不同*如何计算AB上各点到P点的光程（差）？设AB中心O点到P点的光程为r0；则AB上y处的线元到P点的光程可表示为：因为P点在透镜的后焦面上，所以AC上的各点到P点的光程相等；*AB上y处的线元dy对P点的振幅贡献为dEP:P点的总振幅：---A为一个常数*其中E0为常数，分