文档介绍：作业
2. 8
2017/9/11
1
第二章标量衍射理论
衍射的中心问题是衍射的光强分布。要精确解决这个问题,必须把光波场考虑成矢量场。但由于用矢量波的方法求解衍射问题,其数学运算相当复杂,至今用这种方法能严格求解的例子不多,而标量衍射理论是把光波场当作标量场来处理,即只考虑电场的一个横向分量的标量振幅,而假定任何别的分量都可以用同样的方法独立处理,从而忽略电矢量和磁矢量的各个分量按麦克斯韦方程组的耦合关系。
光在传播过程中,除反射、折射外,偏离直线传播的现象,称为光的衍射。从光广义上说,偏离几何光学直线传播规律的现象统称为衍射,它是光的波动性的主要标志之一。
2017/9/11
2
实践证明:用这种近似的处理方法在我们所涉及的光学系统中,当衍射孔径比照明波长大得多,而且观察点离衍射孔径不太近时,所得结果是很精确的。
2017/9/11
3
基尔霍夫衍射理论
光学设计中要计算光波通过光学系统的衍射像分布。光学制造和检验中需要通过对衍射图形的观察来确定光学元件或系统的像差或缺陷。X射线晶体学研究中可以通过衍射图形来确定晶体的晶格结构。1690年,惠更斯在其著作《论光》中提出假设:“波前上的每一个面元都可以看作是一个次级扰动中心,它们能产生球面子波,并且,后一时刻的波前位置是所有这些子波前的包络面”。
2017/9/11
4
2017/9/11
5
古斯塔夫·罗伯特·基尔霍夫
基尔霍夫(Gustav Robert Kirchhoff,1824~1887),德国物理学家。他提出了稳恒电路网络中电流、电压、电阻关系的两条电路定律,即著名的基尔霍夫电流定律(KCL)和基尔霍夫电压定律(KVL),解决了电器设计中电路方面的难题。
2017/9/11
6
光学理论
给出了惠更斯-菲涅耳原理的更严格的数学形式,对德国的理论物理学的发展有重大影响。著有《数学物理学讲义》4卷。
他还讨论了电报信号沿圆形截面导线的扰动。
2017/9/11
7
惠更斯---菲涅耳原理
ds
P1
P2
S
基尔霍夫衍射理论
P0
当光波照明一开孔衍射屏P1时,根据惠-菲原理可以建立衍射屏P1 和观察屏P2上光场分布之间的关系。屏P1上面积为的开孔被一单色光照明,此时面一般不是照明光波的波阵面,故称为“广义波面”。若广义波前上的振幅和位相分布确定,就可以知道照明光源的亮度、位置和形状。
惠更斯---菲涅耳原理
惠更斯---菲涅耳原理是在惠更斯子波的假设与杨氏干涉原理的基础上提出的,它是描述光传播过程的基本原理。
该原理指出:光场中任一给定的隔开波源与场点的曲面上的各面元可以看做是子波源(ds),如果这些子波是相干的(例如单色光),则在波传播的空间上的任一点(Q)处的光振动,都可以看做是这些子波源各自发出的子波在该点相干叠加的结果。
ds
P1
P2
S
基尔霍夫衍射理论
P0
2017/9/11
8
2017/9/11
9
ds
P
P0
设面上位于P点的复振幅为U(P),P点处的小面元ds发出的球面子波在观察场中任一点P的复振幅与传播距离r,传播方向与面元ds法线n之间的夹角有关
整个波前各面元在Q点的复振幅的数学表达式为
ds
P
P0
波面上任一点的复振幅
—
隔开波源与场点的曲面
—倾斜因子,体现子波在不同的方向上有不同的作用
—子波源发出的球面波
—比例系数
面不一定是照明
光波的波阵面,
故称为广义波面。
Q点的
复振幅
这是几经修正和推广后的惠更斯-菲涅尔原理的数学描述。
2017/9/11
10