傅立叶变换光学.ppt
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1、第六章 傅立叶变换光学,主要内容 衍射系统的屏函数 夫琅和费衍射的傅立叶频谱分析 阿贝成像原理,变换光学,处理光的衍射和干涉问题,最基本的方法是研究光的相干叠加。这是传统光学的一般方法。 可以从另外一个角度分析这类问题。入射波场,遇到障碍物之后,波场中各种物理量重新分布。衍射障碍物将简单的入射场变换成了复杂的衍射场。 所以可以从障碍物对波场的变换作用,来分析衍射。 从更广义的角度,不仅仅是相干波场的障碍物,非相干系统中的一切使波场或者波面产生改变的因素,它们的作用都可以应用变换的方法处理。,5.1 衍射系统的屏函数,能使波前的复振幅发生改变的物,统称为衍射屏。 衍射屏将波的空间分为前场和后场两
2、部分。前场为照明空间,后场为衍射空间。,波在衍射屏的前后表面处的复振幅分别称为入射场、透射场(或反射场),接收屏上的复振幅为接收场。,入射场,透射或反射场,接收场,衍射屏的作用是使入射场转换为透射场(或反射场) 。用函数表示,就是透过率或反射率函数,统称屏函数。,衍射屏函数,屏函数的模。模为常数的衍射屏称为位相型的 ,如透镜、棱镜等。,屏函数的幅角即位相。幅角为常数的衍射屏称为振幅型的 ,如单缝、圆孔等。,相因子判断法,知道了衍射屏的屏函数,就可以确定衍射场,进而完全确定接收场。 但由于衍射屏的复杂性以及衍射积分求解的困难,完全确定屏函数几乎是不可能的。 只能采取一定的近似方法获取衍射场的主要
3、特征。 了解了屏函数的位相,则能通过研究波的位相改变来确定波场的变化。这种方法称为相因子判断法。 一般都是在傍轴近似下进行判断。,波前的相因子,以原点位相为0,xoy平面上点(x,y)的位相因子,以物点位相为0,xoy平面上点(x,y)的位相因子,以原点位相为0,xoy平面上点(x,y)的位相因子,以物点位相为0,xoy平面上点(x,y)的位相因子,透镜的位相变换函数(透过率函数,透镜的有效口径为D。 忽略透镜的吸收,对于薄透镜,采取傍轴近似,认为镜中的光线平行于光轴。从图上可以求得经透镜后的位相差,近轴条件下,可得透镜的位相变换函数为,其相因子为,棱镜的位相变换函数(透过率函数),薄的楔形棱
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