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1、1.7.1 單色光波場的一般數(shù)學描述 實波函數(shù):復波函數(shù):復振幅:1 球面波復振幅:發(fā)散球面波:會聚球面波:球面光波在整個空間中,沿任何方向上的空間頻率均為:1/; 沿任何方向上的空間周期均為: 。在 z=z0 面上的復振幅分布為: 如果在 z=z0 平面上,觀察考察的區(qū)域較小,且z0較大時,上述近似稱為傍軸近似;則在z=z0平面上的波前函數(shù)可表示為:等相位面與z=z0平面的交線(等相位線)的方程為:等相位線是z=z0平面上, 以(x0,y0) 為圓心的同心圓環(huán)族。(內(nèi)疏外密) 2 單色平面波 在整個空間中:等相位線方程等相位線是一族等間距的平行直線。 1.7.2 平面波的空間頻率 在波矢方向

2、上:在與波矢方向夾角為 的方向: 1.7.3 復振幅分布的空間頻譜(角譜)單色平面波復振幅分布與空間頻譜(角譜)z=z0的平面上:合成光波場的復振幅分布:與前面講過的FT和IFT相聯(lián)系,則更易理解,物理意義更清楚:稱為空間頻譜,稱為角譜。第2章 光波衍射的線性系統(tǒng)分析(標量衍射角譜理論)標量波衍射理論干涉、衍射滿足:1.衍射孔徑比波長大得多, 2.觀察點離衍射孔不太貼近。2.1 光波衍射的線性系統(tǒng)分析-基爾霍夫波衍射理論2.1.1 惠菲原理與基爾霍夫衍射公式2.1.2 惠菲原理與疊加積分2.1.3 相干光場在自由空間的平移不變性 設(shè)點源S與場點Q距衍射屏足夠遠(即z0, z足夠大),且觀察范圍

3、較小, 即:S z(x0,y0)(x,y)QP2.1.4 相干光場在自由空間傳播的脈沖響應的近似表達式2.2 衍射的角譜理論2.2.1單色平面波與線性平移不變系統(tǒng)的本征函數(shù)在 z=0 平面上的復振幅分布為: 在 z=z0 平面上的復振幅分布為: 可見,單色平面波從 z=0 平面?zhèn)鞑サ?z=z0 平面上,其在x-y平面上的相位分布不變,只是整體發(fā)生一個相移:而正好是線性平移不變系統(tǒng)的本征函數(shù)。2.2.2 平面波角譜的傳播Az(u,v)和A0(u,v)分別看成是線性不變系統(tǒng)輸出函數(shù)和輸入函數(shù)的頻譜,傳遞函數(shù)為: 2.2.3 衍射孔徑對角譜的作用(影響)2.3 菲涅耳衍射和夫瑯和費衍射2.3.1 菲涅耳衍射近似條件:(1) 空域表示菲涅耳衍射的脈沖響應空域積分和卷積表示(2) 空間頻譜或角譜表示傳遞函數(shù):由衍射的角譜理論有: 菲涅耳

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