衍射的應用ppt課件-資料下載頁
2025-01-20 00:04本頁面
【正文】 有一個距離波帶面為 R 的軸上點光源 S 照明波帶片，由 (77)式有 200( 7 7 )N RNr Rr?? ? ?020NRrNRr????2. 波帶片對軸上物點的成像規(guī)律 020NRrNRr????經(jīng)過變換可得 2011 ( 1 0 7 )NNRr????這個關系式與薄透鏡成像公式很相似，可視為波帶片 對軸上物點的 成像公式 。 2. 波帶片對軸上物點的成像規(guī)律 R 相應于 物距 (物點與波帶片之間的距離 )， r0 相應于 像距 (觀察點與波帶片之間的距離 )，而焦距為 相應的 P0 點為 焦點 。 2 ( 1 0 8 )NNf N? ??3. 波帶片的焦距 而波帶片則是利用光的衍射原理實現(xiàn)聚光的，從物點發(fā)出的光波經(jīng)波帶片的各波帶衍射，到達像點的相位差為 2? 的整數(shù)倍 ，產(chǎn)生相干疊加，所以它們之間有實質(zhì)性的差別。 從聚光作用看，波帶片與普通透鏡相似。但是，普通透鏡是利用光的折射原理實現(xiàn)聚光的，從物點發(fā)出的各光線到像點的 光程相等 。 3. 波帶片的焦距 這種差別表現(xiàn)在普通透鏡中只有 一個焦距 ，而波帶片中則有 多個焦距 ，即用一束平行光照射這種波帶片時，除了上述 P0 點 (主焦點 )為亮點外，還有一系列光強較小的 (次焦點 )亮點。 F1 F3 F5 F1 ? F3 ? F5 ? 波帶片 3. 波帶片的焦距 該焦距表示式可用下圖說明：若 F1? 為上述的 P0 點，因為半波帶是以 F1? 為中心劃分的，相鄰兩波帶的振動到達 F1? 點的光程差為 ? / 2，而對于軸上的點 F3? 來說，相鄰兩波帶的振動到達 F3?點的光程差是 3? /2。 相應各亮點 (焦點 )的焦距為 21 ( 109 )Nmf mN ? ???? ????m 取奇數(shù) 3. 波帶片的焦距 由于奇數(shù) (或偶數(shù) )帶已被擋去，因此入射光波通過波帶片的透光帶后到達 F3? 時，相鄰兩透光帶所引起的振動同相 (光程差為 3?)，所以 F3? 也是一個焦點。 F1 F3 F5 F1 ? F3 ? F5 ? 波帶片 3. 波帶片的焦距 同理， F5 ? ， F7 ? ， … 也是焦點。由圖可見，分別有 2221122233222232 2NNN m mf f Nf f Nmf f N????????? ? ???????? ? ???????? ? ?????r0 變小時， N 應該增大，但是通過增加波帶片寬度的方法代替了 N 的增大，即原來波帶寬度為 ?/2，現(xiàn)在變的 3?/2)。 3. 波帶片的焦距 將上式展開，略去高次項，即得 21Nmf mN?????????由上圖還可以看出，除了實焦點外，波帶片還有一系列的虛焦點，它們位于波帶片的另一側，其焦距仍由 (109)式計算。 F1 F3 F5 F1 ? F3 ? F5 ? 波帶片 3. 波帶片的焦距 菲涅耳波帶片與普通透鏡相比，還有另外一個差別：波帶片的焦距與波長密切相關 ，其數(shù)值與波長成反比，這就使得波帶片的 色差比 普通透鏡大得多， 色差較大是波帶片的主要缺點 。 21Nmf mN?????????它的優(yōu)點是， 適應波段范圍廣 。比如用金屬薄片制作的波帶片，由于透明環(huán)帶沒有任何材料，可以在從紫外到軟 X 射線的波段內(nèi)作透鏡用，而普通的玻璃透鏡只能在可見光區(qū)內(nèi)使用。 4. 波帶片的制作和應用 若入射到波帶片上的光是平行光，則波帶的分法不僅可以是圓形，也可以是 長條形或方形 。由于方形波帶片的衍射圖是十字亮線，很適合于準直應用，所以目前使用較多。 4. 波帶片的制作和應用 對于 長條形波帶片 ，其特點是在焦點處會聚成一條方向平行于波帶片條帶的明亮直線。 4. 波帶片的制作和應用 波帶片的制作方法是：對己選定的入射光波長和波帶片的焦距，先由下式求出各帶的半徑： ( 1 1 0 )NNNf???對于方形波帶則先求出各帶邊緣的位置： ( 11 1 )NNNNx N fy N f??????21Nmf mN?????????4. 波帶片的制作和應用 然后，按上式的計算值畫出波帶圖，并按比例放大畫在一張白紙上， 將奇數(shù)帶 (或偶數(shù)帶 )涂黑 ，再用照相方法按原比例精縮，得到底片后，可翻印在膠片或玻璃感光板上，亦可在金屬薄片上蝕刻出空心環(huán)帶，即可制成所需要的波帶片。 4. 波帶片的制作和應用 在實際應用中，將激光的高亮度和純單色性與波帶片相結合，可使激光束的 定位精度大大提高 。下圖是一種衍射式激光準直儀的原理圖。方形波帶片固定于激光準直儀的可調(diào)焦望遠鎮(zhèn)物鏡外側。與激光準直儀成為一體。 4． 波帶片的制作和應用 由望遠鏡射出的平行光，經(jīng)波帶片后，在其焦點處形成一亮十字。若微調(diào)望遠鏡使射出的光是收斂的，則在光軸上波帶片的焦距內(nèi)形成一個亮十字的實像。 目前，裝有波帶片的激光準直儀主要用于幾十米至幾百米、甚至幾千米范圍內(nèi)的準直調(diào)節(jié)。由于在幾十米范圍內(nèi)十字亮線的寬度可窄到 ，所以對中誤差可降到 l0－ 5 以下，而未裝波帶片的對中誤差只能達到 l0－ 4。
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