高二物理競(jìng)賽光波的傳播與透鏡的相位變換課件

光學(xué)

1、球面波的復(fù)振幅及其傍軸近似

發(fā)散球面波會(huì)聚球面波x0,y0,z0第一節(jié)光波的傳播與透鏡的相位變換

x0,y0,z0(x,y,z)(x,y,z)球面波在某個(gè)特定平面上產(chǎn)生的復(fù)振幅分布的數(shù)學(xué)描述：

若

即滿足傍軸條件，得

1、球面波的復(fù)振幅及其傍軸近似

第一節(jié)光波的傳播與透鏡的相位變換

發(fā)散球面波在xy平面上產(chǎn)生的復(fù)振幅分布

會(huì)聚球面波在xy平面上產(chǎn)生的復(fù)振幅分布

稱球面波二次位相因子1、球面波的復(fù)振幅及其傍軸近似

第一節(jié)光波的傳播與透鏡的相位變換

1、球面波的復(fù)振幅及其傍軸近似

菲涅耳——基爾霍夫衍射積分的近似：已知某平面上光的復(fù)振幅為U0，傳播一段距離后，在與之平行的平面上復(fù)振幅分布為：第一節(jié)光波的傳播與透鏡的相位變換

2、平面波的復(fù)振幅

XYZ(x,y,z)單色平面波在光場(chǎng)中P點(diǎn)處產(chǎn)生的復(fù)振幅可以表示為

在實(shí)際問題中，一般考察某個(gè)平面，例如xy平面上的分布，這樣上式寫成如下的形式第一節(jié)光波的傳播與透鏡的相位變換

PkPr3、平面波的空間頻率

光的空間頻率對(duì)于波矢量位于xz平面內(nèi)的簡(jiǎn)單情況

ozxXa0x第一節(jié)光波的傳播與透鏡的相位變換

4、復(fù)振幅分布的空間頻譜

意義：在x,y平面上的光的復(fù)振幅分布，可以分解為不同傳播方向（fx，fy），不同振幅U（fx，fy

）的平面波。稱作復(fù)振幅分布的頻譜第一節(jié)光波的傳播與透鏡的相位變換

6、薄透鏡復(fù)振幅透射率

透鏡可以看作是一個(gè)透明物體，它對(duì)光的作用可以看成是對(duì)入射到不同位置上的光線施加了一個(gè)位相延遲。

Xx設(shè)入射光的復(fù)振幅為：則出射光復(fù)振幅為：第一節(jié)光波的傳播與透鏡的相位變換

6、薄透鏡復(fù)振幅透射率d0dXxR1R2

入射到透鏡中心處的光線出射后相位延遲為：

入射到x處的光線出射后相位延遲為：第一節(jié)光波的傳播與透鏡的相位變換

6、薄透鏡復(fù)振幅透射率d0dXxR1R2通過幾何關(guān)系，可以證明：所以：第一節(jié)光波的傳播與透鏡的相位變換

6、薄透鏡復(fù)振幅透射率最后可以把透鏡的復(fù)振幅透射率寫成：已知入射到透鏡前表面的光復(fù)振幅為：從透鏡后表面出射的光復(fù)振幅為：若入射的光為平行光，出射的光是什么？第一節(jié)光波的傳播與透鏡的相位變換

7、薄透鏡的傅里葉變換功能①復(fù)振幅從前焦面到透鏡的傳播ffu,vx,y,

U0U1U2Uf

設(shè)在前焦平面上有一透射率為f（u，v）的透明物體，用振幅為A的單色平行光照明系統(tǒng)，則從物體出射的光復(fù)振幅為：第一節(jié)光波的傳播與透鏡的相位變換

②透鏡的位相變換

③從透鏡到后焦面7、