物理光学课件 13.4 光学成像系统的衍射和分辨本领.ppt

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1、夫琅和费圆孔衍射由于光学仪器的光瞳通常是圆形的，所以讨论圆孔衍射现象对光学仪器的应用，具有重要的实际意义。f0S13.4光学成像系统的衍射和分辨本领成像系统对点物在它的像面上所成的像是成像系统通光孔的弗琅和费衍射图像。圆孔衍射的讨论方法与矩形孔衍射的讨论方法相同，只是由于圆孔结构的几何对称性，采用极坐标处理。x1y1xy0L2P0PQCr11rO干涉场中某一点P的强度光强分布仅与衍射角有关(=/f)，这就说明，夫朗和费因孔衍射图样是圆形条纹。(1)衍射图样(2)衍射图样的极值特性①对

2、应光轴上的P0点，有I＝I0，它是衍射光强的主极大值。01.03.835.147.028.42-3.83-5.14-7.02-8.42在相邻两个暗环之间存在着一个衍射次极大值下表列出了中央的几个亮环和暗环的Z值及光强：条纹次序Z［2J1(Z)/Z］2光能分布中央亮纹第一暗纹第一亮纹第二暗纹第二亮纹第三暗纹第三亮纹01.220=3.8321.635=5.1362.233=7.0162.679=8.4173.238=10.1743.699=11.620100.017500.0041500

3、.001683.78％07.22％02.77％01.46％衍射图样中两相邻暗环的间距不相等，离中心愈远，间距愈小。(3)爱里斑中央亮斑集中了入射在圆孔上能量的83.78％，这个亮斑叫艾里（Airy）斑。艾里斑的半径ro0爱里斑I/I01.22角半径0表示瑞利判据:两个波长的亮条纹只有当它们的合强度曲线中央极小值低于两边极大值的81%时,才算被分开光学成像系统的分辨本领（分辨率）是指能分辨开两个靠近的点物或物体细节的能力，它是光学成像系统的重要性能指标。设有Sl和S2两个非相干点光源，间距为

4、，它们到直径为D的圆孔距离为R，则S1和S2对圆孔的张角为DLS1S2RS1和S2将分别在观察屏上形成各自的弗朗和费衍射图样。假设其爱里斑中心关于圆孔的张角为0恰能分辨能分辨不能分辨θ01.00.81人眼的最小分辨角约为1，教室中最后一排(距黑板15m)的学生对黑板上的两条黄线(5893Å)的最小分辨距离为多少？并估计瞳孔直径大小。dminI**S1S2L解：当两黄线恰可分辨时，两爱里斑中心到人眼张角为最小分辨角两条线的最小距离分辨角由于因此