10圆孔衍射及光学仪器分辨本领ok.ppt

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1、圆孔衍射光学仪器的分辨率一、圆孔夫琅和费衍射多数光学元件都有圆形通光孔圆孔的衍射是常见的光学现象利用系统的轴对称性，将上述积分化为极坐标形式进行计算为衍射角，a为圆孔的半径，I0为衍射图样中心点P0的光强u仍表示孔径边缘相应的最大相位差之半(2a)圆孔衍射因子圆孔衍射矩孔圆孔夫琅和费衍射特点：1、光强分布具有以中心点的圆对称性2、零级主极强即几何光学像点(斑)是圆斑,称为爱里斑3、从爱里斑向外,衍射图样形成一组亮暗交替的同心圆环随半径的增大各亮环的亮度急剧下降爱里斑中集中了衍射光能的很大一部分(84%)4、爱里斑的角半径(即第一暗环对应

2、的角半径)爱里斑线半径光学成像系统的分辨本领几何光学：物点象点物(物点集合)象(象点集合)(经透镜)一、问题提出波动光学：物点象斑物(物点集合)象(象斑集合)成像系统的分辨本领即指该系统分辨两个相邻物点的像的能力关于分辨本领的讨论中假定：1、成像系统是无像差的理想光学系统，其分辨本领仅受衍射这一因素限制问题提出?究竟两物点靠得多近时其像斑尚可分辨2、各物点发光是非相干的，这时像平面光强分布是每一物点单独所形成的像斑的强度叠加3、设待分辨的两物点亮度相同二、瑞利判据如果一个物点所产生的衍射图样的主极强中心恰与另一物点的衍射图样的第一

3、零点位置重合，则这两个像斑或物点是刚可以分辨的直径D一定的小孔对两个靠近的遥远的点光源的分辨距离较小距离符合瑞利判据距离较大三、成像仪器的分辨本领根据瑞利判据两个像斑中心的最小分辨角恰等于每一爱里斑的半角宽度最小分辨角最小分辨距离像方为像方波长ID**S1S20最小分辨角最小分辨距离真空中波长D像方最小分辨角最小分辨距离物方傍轴折射定律最小分辨角像方物方:形式完全相同If都处于空气中望远镜物点可认为在无限远处望远镜：不可选择望远镜分辨本领的提高本质是依赖于物镜的口径，通过目镜来增大仪器的放大率是不能提高分辨本领的▲世界上最大的

4、光学望远镜：D=8.2m(USA)D=8m(R)▲世界上最大的射电望远镜：D=305m▲最大红外望远镜：D=3.357m(USA)显微镜物方分辨极限电子l：0.1A1A（10-210-1nm）1、增大数值孔径2、减小照明波长近场扫描光学显微镜（NSOM）