资源描述：
《成像系统1透镜的相位变换作用透镜的ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、菲涅耳衍射的传递函数（频域）菲涅耳衍射的脉冲响应函数（空域）选择填空！！！菲涅耳衍射的F.T.表达式（空域）夫琅和费衍射图样的光强分布快速抢答！！！常用孔径的透过率函数圆孔：线光栅：矩孔：余弦型振幅光栅：第3章光学成像系统的频率特性FrequencyPropertiesofOpticalImagingSystems目的从单透镜的位相变换作用入手,导出透镜的傅里叶变换性质和成像性质；将透镜成像看成线性不变系统的变换，研究评价透镜成像质量的频域方法。分析方法(孔径+透镜)(有限大小,有衍射作用,位相变换作用)+光在自由空间的传播(菲涅耳衍射)逐面计算,在
2、不同的几何配置下可以得到傅里叶变换或成像第3章光学成像系统的频率特性FrequencyPropertyofOpticalImagingSystems§3.1透镜的相位变换作用 Phase-TransformFunctionofLenses几何光学中,透镜是折射成像元件,将物点变换为像点,物、像点均可在无穷远物理光学中,透镜是实现位相变换的元件,其前后表面的光场复振幅分布不同.需要首先解决:透镜的位相变换,透镜的F.T.性质基本假设透镜是薄的,忽略折射引起的光线的横向偏移透镜无吸收,完全透明,均匀,折射率为n,不改变光场振幅,仅改变位相透镜孔径为无限大
3、(以后再考虑孔径影响)第3章光学成像系统的频率特性§3.1透镜的相位变换作用Phase-TransformFunctionofLenses无像差的正薄透镜对点光源的成像过程：P1P2qpSSSSSS’x-yO1O2z薄透镜近似：1.忽略折射引起的光线的横向偏移2.P1、P2面是同一x-y平面的前后表面从几何光学的观点看，图示的成像过程是点物成点像从波面变换的观点看透镜将一个发散球面波变换成一个会聚球面波。透镜的位相变换作用定义透镜的复振幅透过率:P2面是会聚球面波分布:P1P2qpSSSSSS’x-yO1O2zP1面是发散球面波分布：略去常数位相因子
4、透镜的复振幅透过率或相位变换因子为：§3.1透镜的相位变换作用此变换与入射波的复振幅无关,它实现变换:由透镜成像的高斯公式:f为透镜的像方焦距。透镜的相位变换因子可简单地表为单位振幅的平面波垂直入射，P1面上的复振幅分布Ul(x,y)=1，在平面P2上造成的复振幅分布为:这是一个球面波的表达式正透镜:f>0,表示一个向透镜后方f处的焦点F会聚的球面波。负透镜，f<0,表示一个由透镜前方-f处的虚焦点F’发出的发散球面波。与几何光学的结果相同§3.1透镜的相位变换作用若考虑透镜的有限尺寸,可引入孔径函数P(x,y),(一般是圆域函数或矩孔函数),其中P
5、(x,y)的坐标原点与透镜中心重合则:透镜对光波的相位变换作用，是由透镜本身的性质决定的，与入射光波复振幅Ul(x,y)的具体形式无关。Ul(x,y)可以是平面波的复振幅，也可以是球面波的复振幅，还可以是某种特定分布的复振幅.只要傍轴条件满足，薄透镜就会以上述形式对Ul(x,y)进行相位变换。§3.1透镜的相位变换作用:广义透镜任何衍射屏,若其复振幅透过率可写为的形式,都可看成一个焦距为f的透镜屏的复振幅透过率:问:1.是否类似透镜?2.焦距?3.成像的波长特性?例(P48,2.9题)解:#设a>0,分别考察圆括号中的三项:§3.1透镜的相位变换作用
6、:例(续)代表负透镜焦距f=-k/2a=-p/al代表正透镜焦距f=k/2a=p/al代表平镜,焦距f=∞,无焦度,仅衰减振幅circ(r0/l)是孔径函数P(x,y),代表直径为l的圆孔.§3.1透镜的相位变换作用:例讨论此屏类似透镜,等效于平、凹、凸三个透镜,可作位相变换三个透镜的直径为2l,焦距分别为∞,-/a和/a.当单色平面波垂直入射时,有三部分出射光束(1)直接透过,循原方向传播(2)会聚到透镜后焦面处,与透镜距离为/a(3)从透镜前焦点/a处发散的球面波正、负透镜的焦距与波长有关,即有很大的色差.只有用单色光照明,才
7、能得到清晰的像三个衍射级不能完全分开用全息方法很容易实现上述透过率函数,此屏即为同轴全息透镜,是球面波与平面波干涉的结果#作业P84,3.8(n-1)anxza目的证明:平面型透明片,在单色光照明下,通过透镜的位相调制作用，在照明光源的共轭平面上可以得到透明片的傅里叶变换§3.2透镜的傅里叶变换性质FourierTransformPropertyofLenses光学系统由孔径和透镜组成,光波由一个平面向另一个平面传播孔径:真实开孔,屏,透明片等用复振幅透过率t(x0,y0)描述,光学系统的一般描述U0(x0,y0,0+)=U0(x0,y0,0-)t(
8、x0,y0)Ul(x’,y’)Ul’(x’,y’)透镜:y0x0U0(x0,y0,0-)U0(x0,y0,0
