11-8圆孔衍射 光学仪器的分辨率.ppt

2020 2 25 1 一 夫琅禾费圆孔衍射 爱里斑 11 8圆孔衍射和圆屏衍射 圆孔孔径为D 1 夫琅和费圆孔衍射中 中央为亮圆斑 第一暗环所包围的中央圆斑 称为爱里斑 圆孔衍射 艾里斑直径 对比单缝 2020 2 25 3 圆孔半径越小 艾里斑越大 衍射现象越明显 艾里斑直径 圆孔孔径为D 2020 2 25 4 二 光学仪器的分辩率 1 圆孔衍射对成象质量的影响 普通光学成象时 入射光可看成平行光 透过镜头后成象在底片上 故可视为夫琅和费圆孔衍射 从几何光学来看 物体通过透镜成像时 每个物点都有一个对应的象点 只要适当选择透镜的焦距 任何微小物体都可见到清晰的图象 然而 从波动光学来看 组成各种光学仪器的透镜等部件 均相当于一个透光小孔 因此我们在屏上看到的像是圆孔的衍射图象 2020 2 25 5 光的衍射限制了光学仪器的分辨本领 因此 若两物点距离很近 当两个物点的爱里斑重叠到一定程度时 这两个物点在底片上将不能区分 故爱里斑的存在就引发了一个光学仪器的分辨率问题 2020 2 25 6 瑞利判据 如果某一物点斑象 即爱里斑 的中心恰好落在另一物点斑象的边缘 这样所定出的两物点的距离作为光学仪器所能分辨的最小距离 2 分辨率 两光强相同的不相干的点光源 物点 其象点相互靠近 瑞利提出了一个可分辨的标准 2020 2 25 7 能分辨 恰能分辨 不能分辨 2020 2 25 8 a 在恰能分辨时 两个点光源在透镜前所张的角度 称为最小分辨角 0 等于爱里斑的半角宽度 D为光学仪器的透光孔直径 b 最小分辨角的倒数称为光学仪器的分辨率 爱里斑 2020 2 25 9 因此 为提高仪器分辨率 或说为提高成象质量 由爱里斑半角公式 得光学仪器的分辨率 方法之一使透镜镜头直径加大 方法之二降低入射光的波长 2020 2 25 10 不可选择 1 望远镜 世界上最大的光学望远镜 建在了夏威夷山顶 世界上最大的射电望远镜 建在了波多黎各岛的 地球表面仅10 12W的功率 D 305m Arecibo 能探测射到整个 也可探测引力波 D 8m 2020 2 25 11 2020 2 25 12 1990年发射的哈勃太空望远镜的凹面物镜的直径为2 4m 最小分辨角在大气层外615km高空绕地运行 可观察130亿光年远的太空深处 发现了500亿个星系 2020 2 25 13 2 显微镜 D不会很大 在正常照明下 人眼瞳孔直径约为3mm 所以电子显微镜分辨本领很高 的结构 夜间观看汽车灯 远看是一个亮点 移近才看出是两个灯 逐渐 可观察物质 14 一个实例你有过这样的经验吗 2020 2 25 15 用电子显微镜观察一种小蜘蛛的头部 16 例1设人眼在正常照度下的瞳孔直径约为3mm 而在可见光中 人眼最敏感的波长为550nm 问 1 人眼的最小分辨角有多大 2 若物体放在距人眼25cm 明视距离 处 则两物点间距为多大时才能被分辨 17 解 1 2 18 例2毫米波雷达发出的波束比常用的雷达波束窄 这使得毫米波雷达不易受到反雷达导弹的袭击 1 有一毫米波雷达 其圆形天线直径为55cm 发射频率为220GHz的毫米波 计算其波束的角宽度 2 将此结果与普通船用雷达发射的波束的角宽度进行比较 设船用雷达波长为1 57cm 圆形天线直径为2 33m 19 解 1 2 20 本章目录 选择进入下一节 11 7单缝衍射 1