物理光学16及答案.pptx

§3.3单孔的Fraunhofer衍射

?Fraunhofer衍射是衍射孔径对点P的有效波带数小于1状态下的衍射。

?3.3.1在有限距离观察Fraunhofer衍射的方法

?1.平面波照明时凸透镜焦L平面上的衍射场

?①平面波垂直照明：图中观察平面位于透镜L的焦平面，其距离只满足Fresnel近似条件.;照明光波复振幅：、

透镜L的复振幅透射函数（透镜是相位转换元件）:;?透镜L焦平面上的Fresnel衍射场复振幅:;-②平面波斜入射照明：

?与X轴夹P角的平面光波在x1oy1平面上的波前函数为：

Eq(x}axexp(ikx}sinp)

?在图示结构中sinf=x。//。\sin戶是照射x1点的光线与

照射衍射孔中心的光线之间的光程差.;-透镜Lo的透射光波复振幅：

一xp蜘戶叫什

?透镜L焦平面上的Fresnel衍射场复振幅：;-2.球面波照明时凸透镜像平面上的衍射场

-对于图示的球面波照明状态+q2?^2+^2);dx{dyx;-对比:;3.3.2单缝的Fraunhofer衍射

1.单缝的Fraunhofer衍射场

若平行光垂直入射，(Wlh

则在透镜焦平面上看到的Fraunhofer衍射场为：;IV;-2.讨论——衍射图样的主要特征

?①^rnax二/。对应=0,=0。

?②0.=0对^^inc(a)=0，二o冗,=±1，土2，...

?也^Psin0o=2/o,=m2?//^

-③次极大.由/=0==0可以得知：

?在a=±1土2A67T，土3.d丌…

?存在Lmax=0.047J。，0.017/。，O.OO8/o;④零级衍射斑的宽度

半角宽度

半线宽度Ax=2.//a

\、、广▲

注意:

a.A6^?2集中反映

了衍射与孔径之间的关系：

缝宽的影响

a/ta,A^0A^0/n,/0n11

波长的影响

A^ooc2；/0ocl/又2

—零级衍射斑的色调在变.;作业十二;?3.3.3.矩孔的Fraunhofer衍射

?当z6?/时，衍射效应将在两个方向同时突显。

?1.矩孔的Fraunhofer衍射场

?按照图示坐标，Z/x^b//yx

sin=x/如2+f1x/fsin02=y!」y2+-yjf;exp;2.衍射图样的主要特征;衍射反比律及其意义;2m+1;0.017S

0,()042;3.3.5.光学成像系统的分辨本领;550nm;-3.望远镜分辨本领与物镜口径

?---恰能被分辨的两点物对物镜的张角w

-一一最小分辨角。

?①物镜孔径D。决定的最小分辨角（半宽度）aw=1,22A/D.

?②望远镜的最小分辨角。与角放大率M的匹配

?最佳匹配条件..Meff.am=ala=Dq/D=Mff

ejjmeelm0/eejj

?③物镜孔径D。可决定望远镜的三个性能参数：最小分辨角；有效放大率Meff和集光本领（D。/De）2。m;-4.照相物镜的分辨本领与相对孔径

?--像面上每毫米恰能分辨的线对数目N.

-照相物镜孔径D提供在像面上、恰能被分辨的最靠近的

两条直线的距离为：

—f?3^=\.22又f/D

???.分辨本领

N=-----

1.222/

?其中：被称为照相物镜的相对孔径。

?注意：照相物镜的分辨本领只是照相物镜的性能指标，

并非最终照片的分辨本领.数码相机的最高分辨本领取决

于CCD传感器的像素数.照相物镜的分辨本领必须等于或大于CCD传感器每毫米像素数，才能实现数码相机最高分辨本领.;?5.显微镜分辨本领与物镜数值孔径;提高显微镜分辨本领的途径与方法;-④.使用电子显微镜

?x/nD依据1量子力学理论，与运动电子相伴随的物质波的波长

BroglieWavelength为麵

?电子束的发散角约为0.16rad.

?电子显微镜的最小分辨间隔.0.6U/0.16.42

?其中，决定于加速电子的加速电压.

?为已经可以达到的放大倍率为08倍，可分辨的最小间隔为10-3麵;作业十三

?P2375.11,5.14,5.17

-4.波长为650nm的单色平行光照射直径为3cm、焦距为50cm的薄凸透镜，求薄凸透镜像方焦面上的Airy斑直径.;?讨论题:在图示的单缝F