第2讲光的干涉及衍射

第二讲光的干涉及衍射―1－第二讲光的干涉及衍射（3学时）参考书Goodman统计光学波动光学：干涉和衍射1.衍射理论：惠更斯－菲涅尔原理：光线基本传播规律，物象变换关系波长越短，直线性越好dsrePjPjkr)cos1()(1)(（r）菲涅尔近似：（＝0，zx,y）20202020221211)()(zyyzxxzyyxxzr菲涅尔衍射：除相位因子，象是物的空间傅里叶变换：空间频率，信息光学的基础dxdyyzyxzxjyxzjkPjzyxzjkP)(2exp)(2exp)()(2exp)(00222020dxdyyxjyxzjkPjzyxzjk)(2exp)(2exp)()(2exp)(2122202021夫琅和费近似：（相位因子=1）：象是物的二维空间傅里叶变换，透镜的成象夫琅和费单缝圆孔衍射：220/sin/sinsinddIIP夫琅和费圆孔衍射：2210sinsin2RRJIIP（sin=0.61/RAiry斑84%，衍射极限）：孔径限制分辨率单缝衍射统计特性：几率波x、y(P)x0、y0zr(P/)第二讲光的干涉及衍射―2－2.光波的相干性（分振幅－时间和分波面－空间）2.1时间相干性迈克尔逊干涉仪（Mach-Zender干涉仪）)0(/)()()(2)()(2)()()(2)()()(2)()()()(0210222121022212102221212221221IKKIKKKKIKKtutuKKIKKtutuKKtuKtuKtuKtuKIK1=K2=1时：cos)(12)(1200III。为自相干函数。复相干度：0()1，复数部分为相位差。由光源时间相干性（光源的光谱）决定光谱对时间相干性的影响dej02)()(22ln2exp)(对于Gauss线型光源]exp[)(对于Lorentzz线型光源)(sin)(c对于矩型光源相干时间及相干长度2664.0664.0ccL对于Gauss线型光源2318.0318.0ccL对于Lorentzz线型光源21ccL对于矩型光源一般定义相干长度为/22.2空间相干性Young氏双缝实验第二讲光的干涉及衍射―3－),()()()()(),(),()()(2)()(),(2)()(),(),(2,),(),(),()(2121212121212121212122112122222211212222111rQIQIQIQIrrQIQIQIQIrKKQIQIcrtPucrtPuKKcrtPKcrtPuKcrtPuKcrtPuKQI互相干函数不考虑时间相干性，考虑非相干光源互相干性的传播（VanCittert-Zernike定理）),()()(exp),(),(ss212121dxdyyxIdxdyyYYxXXDjkyxIerj相干面积zllzllAzAscScssc22222)(//)(光源尺寸越小，距离越远，相干面积越大。分析Young氏双缝实验（光源大小、缝距离、光源与缝的距离）激光的优点具有好的时间相干性和空间相干性QＰ1r2Ｐ2r1S