光学工程基础 (66).pdf

精密仪器与机械学系精密仪器与机械学系 1 1 波带片（菲涅耳透镜）波带片（菲涅耳透镜）特殊光阑特殊光阑 功能：功能：（1）有限强的聚光作用：）有限强的聚光作用：精密仪器系 QPOPm等光程条件等光程条件 精密仪器与机械学系精密仪器与机械学系 特殊光阑特殊光阑 2 2 afjfj2()22 1/2jfaj2ajfj精密仪器系 挡去偶（奇）数波带挡去偶（奇）数波带 EEEEp135同相位相加同相位相加 精密仪器与机械学系精密仪器与机械学系 3 3 例：分例：分20 波带，波带，10 波带露出波带露出 EEp101P点的强度是无衍射时点的强度是无衍射时P点强度的点强度的400倍倍焦点焦点 P点的复振幅点的复振幅 p点的光强点的光强 IEIp100100112无衍射屏时无衍射屏时P点强度点强度 IIEp24()1121精密仪器系 精密仪器与机械学系精密仪器与机械学系 4 4 精密仪器系 精密仪器与机械学系精密仪器与机械学系 5 5（2）成像作用）成像作用 波带片具有一般透镜的成像功能波带片具有一般透镜的成像功能 aj为波带片（圆孔）半径，为波带片（圆孔）半径，可以证明可以证明 llallfjj111112透镜成像公式透镜成像公式 精密仪器系 精密仪器与机械学系精密仪器与机械学系 6 6 透镜成像公式证明透镜成像公式证明 lSQSoQolalajj2()()(1)222 1/222 1/22lQSoSQolalajj2()()(1)222 1/222 1/22精密仪器系 精密仪器与机械学系精密仪器与机械学系 7 7 lllllljaajj222(1)(1)()2222llajj()112jfaj2llallfjj111112精密仪器系 精密仪器与机械学系精密仪器与机械学系 8 8 与一般透镜特点的比较，与一般透镜特点的比较，菲涅耳透镜特点：菲涅耳透镜特点：具有一般透镜的聚焦、成像作用具有一般透镜的聚焦、成像作用 精密仪器系 精密仪器与机械学系精密仪器与机械学系 9 9 除主焦距除主焦距f 外，对应外，对应 位置位置 处有一系列处有一系列次焦点次焦点 与实焦面对称还有与实焦面对称还有 一系列一系列虚焦点虚焦点存在存在 fff357,fff35,有多个实焦点和虚焦点有多个实焦点和虚焦点 精密仪器系 精密仪器与机械学系精密仪器与机械学系 10 10 f 1/为反常色散，色差明显；为反常色散，色差明显；而一般透镜而一般透镜 f ，两者结合，有利于消除色差两者结合，有利于消除色差 焦距与波长成反比焦距与波长成反比 jfaj2精密仪器系 精密仪器与机械学系精密仪器与机械学系 11 11 照相复制法，由照相复制法，由 作作 图，照相微缩图，照相微缩 制作方法制作方法：aj fj2jaj 二元位相型菲涅耳透镜二元位相型菲涅耳透镜 提高光能利用率提高光能利用率 精密仪器系 精密仪器与机械学系精密仪器与机械学系 12 12 刻蚀法制作刻蚀法制作8台阶位相型菲涅耳波带透镜台阶位相型菲涅耳波带透镜 蚀刻、涂膜蚀刻、涂膜相位型波带片相位型波带片 精密仪器系 精密仪器与机械学系精密仪器与机械学系 13 13 例：波长例：波长 的平行光垂直射向直径的平行光垂直射向直径 的圆孔，的圆孔，与圆孔相距与圆孔相距 处放一屏幕，问：处放一屏幕，问：屏幕上正对圆孔中心的屏幕上正对圆孔中心的P0点是亮点还是暗？点是亮点还是暗？要使要使P0点变成和相反的情况，至少要把屏幕向前、向点变成和相反的情况，至少要把屏幕向前、向后移动多少距离？后移动多少距离？nm563.3mm2.6zm1精密仪器系 精密仪器与机械学系精密仪器与机械学系 14 14 zjj10563.3 1031.313622解解 P0点的亮度取决于圆孔包含的半波带数是奇数还是点的亮度取决于圆孔包含的半波带数是奇数还是 偶数，在平行光入射时，圆孔包含的半波带数为偶数，在平行光入射时，圆孔包含的半波带数为 亮点亮点 精密仪器系 精密仪器与机械学系精密仪器与机械学系 15 15 当当P0点向前移近圆孔时，圆孔包含的半波带数增加，点向前移近圆孔时，圆孔包含的半波带数增加，半波带数增加为半波带数增加为4时，时，P0点变为暗点。点变为暗点。故故P0点移动的距离为点移动的距离为 jzmmmmj4 563.3 107501.36122zzmm25011精密仪器系 精密仪器与机械学系精密仪器与机械学系 16 16 当当P0点向后远离圆孔时，半波带数减少，减少为点向后远离圆孔时，半波带数减少，减少为2时，时，P0点点也变为暗点。此时也变为暗点。此时P0点到圆孔的距离为点到圆孔的距离为 故故P0点移动的距离为点移动的距离为 jzmmmmj2 563.3 1015001.36122zzmm50011精密仪器系