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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第五章 全息照相,1,衍射普遍定义波前变换,1.1.衍射系统,（1）装置三部分,（3）整个系统波前变换,衍射屏,透镜,接受屏,衍射空间,照明空间,（2）三个场分布,第1页,第1页,1.2.衍射普遍定义,衍 射 定 义:,波传播时，波前复振幅分布(A;,),发生了,改变,后场不再是自由传播.即衍射。,t屏函数,第2页,第2页,1.3平面波和球面波波前函数,考虑z0平面（xy平面,）,第3页,第3页,等相位面空间周期,第4页,第4页,第5页,第5页,第6页,第6页,发散波,会聚波,共轭函数,第7页,第7页,1.4傍轴条件和远场条件,第8页,第8页,若点源在轴上，,相位中含有二次项，不是严格平面波前函数,第9页,第9页,2 远场条件,1）场点满足远场和傍轴条件，源点只满足傍轴条件,第10页,第10页,平面波,2）源点满足远场和傍轴条件，场点只满足傍轴条件,二次相因子，非平面波,第11页,第11页,3）场点源点同时满足傍轴和远场条件,平行于z轴平面波,普通情况下，远场条件更苛刻，包涵了傍轴条件,第12页,第12页,1.5相因子判断法,复杂波=球面波+平面波,依据波前平面上位相因子函数,判别复杂波成份及各波特点,类型,特性,相因子,平面波,发散球面波,中心在轴上,（0，0，-z),会聚球面波,中心在轴上,（0，0，z),第13页,第13页,发散球面波,中心在轴外,会聚球面波,中心在轴外,第14页,第14页,补：,两平行光束干涉场,1.装置,波前函数:设二波,先找场点,2.光强分布函数：,z,y,x,o,.,p,f,F,r,p,第15页,第15页,3.条纹形状：,条纹是直线：,X,m,m+1,y,r,m取不同值，得到不同干涉级条纹轨迹。,截距,斜率,第m级明纹：,第16页,第16页,条纹间距（空间周期）,同理：,条纹取向：,讨论：,第17页,第17页,例1,x,z,o,k,1,k,2,1,1,2,2,条纹性质：形状、间隔、取向、反衬度,由上知，是一组平行直纹,间 隔,形 状,取 向,平行 y 轴等间距条纹,x,y,x,反衬度,第18页,第18页,z,y,x,o,例1:一平面波传播方向平行于x-z平面，与Z轴,成,角，求在Z=0面上复振幅,在波前,Z=0上,-平行 y 轴线,等相线:,解：,第19页,第19页,例2:求,u,1,共轭函数,u,2,=?,平面波,方向(-,),-,z,y,x,o,解：(例1逆问题）,相因子判断法：,k,x,=-ksin,k,y,=0,线性相因子,结论：平行光波共轭波关于 z 轴对称,第20页,第20页,例2,正弦,光栅,0,出 射 场 ：,第21页,第21页,第22页,第22页,x,结论：得三个极大亮点。与惠-菲原理结论相同,相因子判断法分析,第23页,第23页,计算透镜屏函数,玻璃有很高透过率,相位变换函数,：,第24页,第24页,对薄透镜，光程近似沿平行于光轴计算,第25页,第25页,傍轴条件,同理,第26页,第26页,透镜屏函数,1.5 透镜相位变换函数,第27页,第27页,1）以平行光轴平行光入射,会聚到透镜后轴上F处球面波,2）以透镜前轴上距离s处发散球面波入射,第28页,第28页,薄透镜物象公式,第29页,第29页,1.6棱镜相位变换函数,第30页,第30页,第31页,第31页,补充作业1,1）写出沿r方向波位相分布,2）写出沿x方向波位相分布,3）写出沿x方向波位相分布,第32页,第32页,补充作业2,两束相干平行光束，传播方向平行于xz面，对称地斜射在统计介质（xy面）上，光波长为632.8nm,当两束光夹角为60,0,时，干涉条纹间距为多少？,第33页,第33页,x,o,补充作业3,三列平行光在原点处初相位都为0,传播方向与z轴夹角，0，-,求z0平面上强度分布函数，分析条纹特性,第34页,第34页,(2)条纹特性,(1)光强分布,x,o,第35页,第35页,3,全息照相过程及特点,看到物关键,：,物波传播,信息,：,三种信息：,概述,照片,黑白照,彩色照,全息照,全统计,全息,物波存在,第36页,第36页,3.1 全息照相过程(干涉与衍射）,1.像统计-拍照-干涉统计,物光+参考光=干涉,底板统计干涉图,2.像再现物波再造-底板衍射,衍射再造物波波前,参考光R,物光束 O,统计介质,照明光束R,再现物光束,全息图,第37页,第37页,3.2 全息照特点,黑白照,全息照,1、几何光学成像 干涉原理统计像,2、统计 A-平面像 统计 A、,-立体像,4、白光再现 特定波长,再现,5、统计信息 无限（可多重）,储存有限,3、点,点 点,面,底片不完整，则像不完整,底片不完整，则像也完整,S,S,S,第38页,第38页,4,全息照相原理,1、像统计原理,第39页,第39页,2、像再现物波再造,H衍射光栅,第40页,第40页,沿 方向传播,零级衍射波,沿原物光方向,发散波,再造物波虚像,原物波,共轭波,汇聚波实像,第41页,第41页,全息图衍射有三列波，照明光照直迈进几何光学透射波（0级波），和一对孪生虚、实像正负1级波,第42页,第42页,例：点物-C 全息照,统计,：,第43页,第43页,线性冲洗,：,全息图：,第44页,第44页,像再现：,原照明光,球面波发散,中心（0，0，-z,c,）,球面波汇聚,中心（0，0，z,c,）,第45页,第45页,5-13.如附图a，用正入射平面参考光波统计轴外物点O发出球面波。,如附图(b),用轴上点源发出球面波再现波前，求正负1级两象点位置。,第46页,第46页,解：首先分别写出物光波，参考光波，照明光波波前函数。,设物点O坐标为（0,y,0,-z),傍轴条件下,第47页,第47页,正入射时平面参考光波波前函数为,设轴上照明点源坐标为，,在傍轴条件下，其波前函数为,将它们代入线性冲洗条件下透射场原则形式,第48页,第48页,其中0级衍射波波前函数为,表示中心 在 发散球面波，也就是照明波直接透射波，但振幅发生改变,正1级衍射波波前函数为,第49页,第49页,正1级波是一列中心在轴外发散球面波，其中心坐标(即象点位置),与物光波中心坐标 相比,第50页,第50页,透射场第三项为1级衍射波，其波前函数为,第51页,第51页,1）照明球面波提供了一个二次相因子变换函数，当照明球面波为发散型时，其作用相称于负透镜，当照明球面波为汇聚型时，其作用相称于正透镜。等效透镜焦距便是照明点源纵向距离。所谓“全息成像是无透镜透镜成像”，,2）假如照明光波或参考光波为球面波时，此时照明光波或参考光波相称于一个透镜作用，那么1波和1波将重新成像而被移位，缩放，甚至也许全是发散波（全是虚像），或全是汇聚波（全是实像）。,第52页,第52页,
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