菲涅爾衍射

菲涅爾衍射

菲涅耳衍射(Fresnel diffraction)指的是光波在近場區域的衍射。在光學研究中,菲涅耳衍射積分式可以用來計算光波在近場區域的傳播。

基本介紹

  • 中文名:菲涅耳衍射
  • 外文名:Fresnel diffraction
  • 性質光波在近場區域的衍射
  • 提出者:惠更斯
命名,研究歷程,原子反射鏡,

命名

在光學裡,菲涅耳衍射(Fresnel diffraction)指的是光波在近場區域的衍射,即光源或衍射的圖樣的屏與衍射孔(障礙物)的距離是有限的。菲涅耳衍射積分式可以用來計算光波在近場區域的傳播,因法國物理學者奧古斯丁·菲涅耳而命名,是基爾霍夫衍射公式的近似。

研究歷程

經典的標量衍射理論最初是1678年惠更斯提出的,1818年菲涅耳引入干涉的概念補充了惠更斯原理,1882年基爾霍夫利用格林定理,採用球面波作為求解波動方程的格林函式,導出了嚴格的標量衍射公式。
衍射理論要解決的問題是:光場中任意一點的復振幅能否用光場中其它各點的復振幅表示出來。
顯然,這是一個根據邊界條件求解波動方程的問題。
惠更斯—菲涅爾提出的子波干涉原理與基爾霍夫求解波動方程所得的結果十分一致,都可以表示成類似的衍射公式。
光源和接收屏或二者之一距離衍射屏為有限遠時,所觀察到的衍射為菲涅爾衍射。
基於菲涅耳衍射的重建算法,僅從一幅全息圖就能提取被測樣本的振幅和位相信息,實時重建原始物體像。雷射束經擴束和空間濾波後分為兩束平面波,即物光波O和參考光波R,被測樣本首先經過顯微物鏡放大成像,放大的物光波與參考光相干涉,利用CCD記錄形成數字全息圖。各個記錄元件的相對位置關係如圖2所示。調整反射鏡,使得參考光波與物光波之間形成適當的離軸參考角θ。數字全息顯微術和光學全息術相同,可以在物光波傳播途徑中的任何位置記錄。

原子反射鏡

由於菲涅耳衍射機制,原子波入射於由物質形成的相互平行凸脊陣列,會被鏡面反射。這效應可以用來實現原子反射鏡。

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