全息復(fù)習(xí)專題培訓(xùn)市公開課金獎(jiǎng)市賽課一等獎(jiǎng)?wù)n件

第五章全息照相§1衍射普遍定義—波前變換1.1.衍射系統(tǒng)（1）裝置三部分（3）整個(gè)系統(tǒng)——波前變換衍射屏透鏡接受屏衍射空間照明空間（2）三個(gè)場(chǎng)分布第1頁(yè)第1頁(yè)1.2.衍射普遍定義衍射定義:波傳播時(shí)，波前復(fù)振幅分布(A;φ)發(fā)生了改變,后場(chǎng)不再是自由傳播.即衍射。t——屏函數(shù)第2頁(yè)第2頁(yè)1.3平面波和球面波波前函數(shù)考慮z＝0平面（xy平面）第3頁(yè)第3頁(yè)等相位面空間周期第4頁(yè)第4頁(yè)第5頁(yè)第5頁(yè)第6頁(yè)第6頁(yè)發(fā)散波會(huì)聚波共軛函數(shù)第7頁(yè)第7頁(yè)1.4傍軸條件和遠(yuǎn)場(chǎng)條件第8頁(yè)第8頁(yè)若點(diǎn)源在軸上，相位中含有二次項(xiàng)，不是嚴(yán)格平面波前函數(shù)第9頁(yè)第9頁(yè)2遠(yuǎn)場(chǎng)條件1）場(chǎng)點(diǎn)滿足遠(yuǎn)場(chǎng)和傍軸條件，源點(diǎn)只滿足傍軸條件第10頁(yè)第10頁(yè)平面波2）源點(diǎn)滿足遠(yuǎn)場(chǎng)和傍軸條件，場(chǎng)點(diǎn)只滿足傍軸條件二次相因子，非平面波第11頁(yè)第11頁(yè)3）場(chǎng)點(diǎn)源點(diǎn)同時(shí)滿足傍軸和遠(yuǎn)場(chǎng)條件平行于z軸平面波普通情況下，遠(yuǎn)場(chǎng)條件更苛刻，包涵了傍軸條件第12頁(yè)第12頁(yè)1.5相因子判斷法復(fù)雜波=球面波+平面波依據(jù)波前平面上位相因子函數(shù),判別復(fù)雜波成份及各波特點(diǎn)類型特性相因子平面波發(fā)散球面波中心在軸上（0，0，-z)會(huì)聚球面波中心在軸上（0，0，z)第13頁(yè)第13頁(yè)發(fā)散球面波中心在軸外會(huì)聚球面波中心在軸外第14頁(yè)第14頁(yè)補(bǔ)：兩平行光束干涉場(chǎng)1.裝置波前函數(shù):設(shè)二波先找場(chǎng)點(diǎn)2.光強(qiáng)分布函數(shù)：zyxo.pfFrp第15頁(yè)第15頁(yè)3.條紋形狀：條紋是直線：X’mm+1y’rm取不同值，得到不同干涉級(jí)條紋軌跡。截距斜率第m級(jí)明紋：第16頁(yè)第16頁(yè)條紋間距（空間周期）同理：條紋取向：討論：第17頁(yè)第17頁(yè)例1xzok1k2

1

1

2

2條紋性質(zhì)：形狀、間隔、取向、反襯度由上知，是一組平行直紋間隔形狀取向平行y軸等間距條紋xyx反襯度第18頁(yè)第18頁(yè)zyxo

例1:一平面波傳播方向平行于x-z平面，與Z軸成角，求在Z=0面上復(fù)振幅在波前Z=0上------平行y軸線等相線:解：第19頁(yè)第19頁(yè)例2:求u1共軛函數(shù)u2=?平面波方向(-)-zyxo

解：(例1逆問題）相因子判斷法：kx=-ksin

ky=0線性相因子結(jié)論：平行光波共軛波關(guān)于z軸對(duì)稱第20頁(yè)第20頁(yè)例2正弦光柵0出射場(chǎng)：第21頁(yè)第21頁(yè)第22頁(yè)第22頁(yè)x結(jié)論：得三個(gè)極大亮點(diǎn)。與惠--菲原理結(jié)論相同相因子判斷法—分析第23頁(yè)第23頁(yè)計(jì)算透鏡屏函數(shù)玻璃有很高透過率相位變換函數(shù)：第24頁(yè)第24頁(yè)對(duì)薄透鏡，光程近似沿平行于光軸計(jì)算第25頁(yè)第25頁(yè)傍軸條件同理第26頁(yè)第26頁(yè)透鏡屏函數(shù)1.5透鏡相位變換函數(shù)第27頁(yè)第27頁(yè)1）以平行光軸平行光入射會(huì)聚到透鏡后軸上F處球面波2）以透鏡前軸上距離s處發(fā)散球面波入射第28頁(yè)第28頁(yè)薄透鏡物象公式第29頁(yè)第29頁(yè)1.6棱鏡相位變換函數(shù)第30頁(yè)第30頁(yè)第31頁(yè)第31頁(yè)補(bǔ)充作業(yè)11）寫出沿r方向波位相分布2）寫出沿x方向波位相分布3）寫出沿x方向波位相分布第32頁(yè)第32頁(yè)補(bǔ)充作業(yè)2兩束相干平行光束，傳播方向平行于xz面，對(duì)稱地斜射在統(tǒng)計(jì)介質(zhì)（xy面）上，光波長(zhǎng)為632.8nm當(dāng)兩束光夾角為600時(shí)，干涉條紋間距為多少？第33頁(yè)第33頁(yè)xo

補(bǔ)充作業(yè)3三列平行光在原點(diǎn)處初相位都為0傳播方向與z軸夾角θ，0，-θ求z＝0平面上強(qiáng)度分布函數(shù)，分析條紋特性第34頁(yè)第34頁(yè)(2)條紋特性(1)光強(qiáng)分布xo

第35頁(yè)第35頁(yè)

§3全息照相過程及特點(diǎn)看到物關(guān)鍵：物波傳播信息：三種信息：概述照片黑白照彩色照全息照全統(tǒng)計(jì)全息物波存在第36頁(yè)第36頁(yè)3.1全息照相過程(干涉與衍射）1.像統(tǒng)計(jì)--拍照--干涉統(tǒng)計(jì)物光+參考光=干涉底板——統(tǒng)計(jì)干涉圖2.像再現(xiàn)——物波再造-----底板衍射衍射再造物波波前

參考光R物光束O統(tǒng)計(jì)介質(zhì)

照明光束R’再現(xiàn)物光束全息圖第37頁(yè)第37頁(yè)3.2全息照特點(diǎn)黑白照全息照1、幾何光學(xué)成像干涉原理統(tǒng)計(jì)像2、統(tǒng)計(jì)A--平面像統(tǒng)計(jì)A、φ--立體像4、白光再現(xiàn)特定波長(zhǎng)λ再現(xiàn)5、統(tǒng)計(jì)信息無限（可多重）儲(chǔ)存有限3、點(diǎn)

點(diǎn)點(diǎn)

面底片不完整，則像不完整底片不完整，則像也完整SS‘S第38頁(yè)第38頁(yè)§4全息照相原理1、像統(tǒng)計(jì)原理第39頁(yè)第39頁(yè)2、像再現(xiàn)——物波再造H——衍射光柵第40頁(yè)第40頁(yè)沿方向傳播零級(jí)衍射波沿原物光方向發(fā)散波再造物波虛像原物波共軛波匯聚波實(shí)像第41頁(yè)第41頁(yè)全息圖衍射有三列波，照明光照直邁進(jìn)幾何光學(xué)透射波（0級(jí)波），和一對(duì)孿生虛、實(shí)像正負(fù)1級(jí)波第42頁(yè)第42頁(yè)例：點(diǎn)物-C全息照統(tǒng)計(jì)：第43頁(yè)第43頁(yè)線性沖洗：全息圖：第44頁(yè)第44頁(yè)像再現(xiàn)：原照明光球面波發(fā)散中心（0，0，-zc）球面波匯聚中心（0，0，zc）第45頁(yè)第45頁(yè)5-13.如附圖a，用正入射平面參考光波統(tǒng)計(jì)軸外物點(diǎn)O發(fā)出球面波。如附圖(b),用軸上點(diǎn)源發(fā)出球面波再現(xiàn)波前，求正負(fù)1級(jí)兩象點(diǎn)位置。第46頁(yè)第46頁(yè)解：首先分別寫出物光波，參考光波，照明光波波前函數(shù)。設(shè)物點(diǎn)O坐標(biāo)為（0,y0,-z)傍軸條件下第47頁(yè)第47頁(yè)正入射時(shí)平面參考光波波前函數(shù)為設(shè)軸上照明點(diǎn)源坐標(biāo)為，在傍軸條件下，其波前函數(shù)為將它們代入線性沖洗條件下透射場(chǎng)原則形式第48頁(yè)第48頁(yè)其中0級(jí)衍射波波前函數(shù)為表示中心在發(fā)散球面波，也就是照明波直接透射波，但振幅發(fā)生改變正1級(jí)衍射波波前函數(shù)為第49頁(yè)第49頁(yè)正1級(jí)波是一列中心在軸外發(fā)散球面波，其中心坐標(biāo)(即象點(diǎn)位置)與物光波中心坐標(biāo)相比第50頁(yè)第50頁(yè)透射場(chǎng)第三項(xiàng)為－1級(jí)衍射波，其波前函數(shù)為第51頁(yè)第51頁(yè)1）照明球面波提供了一個(gè)二次相因子變換函數(shù)，當(dāng)照明球面波為發(fā)散型時(shí)，其作用相稱于負(fù)透鏡，當(dāng)照明球面