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多缝夫琅和费衍射在信息光学中的应用

时间:2023-10-04 理论教育 版权反馈
【摘要】:图2.5.7多缝的夫琅和费衍射强度分布当干涉因子中分母为零时,分子也变为零,按洛比达法则可求得这时干涉因子取极大值N2,由此可得上式即是以空间频率fx表示的衍射强度取极大值所在的位置,称为多缝的傅里叶谱。

多缝夫琅和费衍射在信息光学中的应用

设此多缝由N个全同的狭缝构成,如图2.5.6所示,其透过率函数为

图2.5.6 多缝的透过率

①为简化计算,本题只讨论了图2.5.6中沿x1轴正方向各缝的衍射,沿x1轴负方向的衍射,也可类似计算。

式中,a为缝的宽度,d为各缝间的间距。当用单位振幅的单色平面波垂直照明时,其衍射光场分布为

上式归结为求公比为的等比级数的前N项和,其中

故得(www.xing528.com)

衍射光强分布为

与式(2.5.3)比较可知,上式中的因子sinc2(afx)对应于单缝的衍射,而代表各缝间多光束的干涉。因此,多缝的夫琅和费衍射花样是多光束干涉经单缝衍射调制后的结果,如图2.5.7所示。

图2.5.7 多缝的夫琅和费衍射强度分布(d=3a)

当干涉因子中分母为零(即πfxd=mπ)时,分子也变为零,按洛比达法则可求得这时干涉因子取极大值N2,由此可得

上式即是以空间频率fx表示的衍射强度取极大值所在的位置,称为多缝(即线光栅)的傅里叶谱。称为光栅沿x0方向的空间频率,又称为傅里叶谱的基频。d称为光栅沿x0方向的空间周期,又称光栅常数(Grating Constant)。

当干涉因子中的分子为零、分母不为零时,便得到衍射光强度的极小值。某一主极大相邻的两极小值间的空间频率宽度Δfx称为条纹主极大宽度,由πNfxd=±π求得Δfx=

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