Дифракции: Понятие о дифракции света. Дифракция Френеля — урок. Физика, 11 класс.
ДИФРАКЦИЯ ВОЛН • Большая российская энциклопедия
Авторы: И. Г. Кондратьев
ДИФРА́КЦИЯ ВОЛН, в первоначальном узком смысле – огибание волнами препятствий, в современном, более широком – любые отклонения от законов геометрической оптики при распространении волн. При таком общем толковании Д. в. тесно переплетается с явлениями распространения и рассеяния волн в неоднородных средах. Волны при дифракции могут попадать в область геометрич. тени: огибать препятствия, стелиться вдоль поверхностей, проникать через небольшие отверстия в экранах и т. п. Напр., радиоволна может проникнуть за горизонт даже без отражения от ионосферы, а звук может быть услышан за углом дома.
Рис. 1. Схема дифракции волн от края экрана по Юнгу.
Первая волновая трактовка Д. в. дана для света Т. Юнгом (1800), вторая – О. Френелем (1815–18). Картину волнового поля, возникающую за препятствием, Юнг считал сочетанием собственно дифракции и интерференции волн.
Для объяснения Д. в., кроме обычных законов распространения волн в направлении лучей, он ввёл принцип поперечной передачи амплитуды колебаний непосредственно вдоль волновых фронтов (поперечной диффузии), указав, что скорость этой передачи пропорциональна длине волны и перепаду амплитуд на фронте. Согласно Юнгу, дифрагированная волна возникает локально в некоторой окрестности границы тени за краем препятствия. Аналогичная дифрагированная волна образуется и в освещённой области, так что в целом формируется поле цилиндрич. волны, как бы испускаемой краем поверхности препятствия $S$ (рис. 1). Интерференция дифрагированной волны с не заслонённой препятствием частью падающей волны объясняет появление на экране $B’$ интерференционных полос, расположенных выше границы тени $BB’$, и отсутствие их в нижней части.
Рис. 2.
Схема дифракции волн от края экрана по Френелю.
Рис. 3. Построение дифракционной картины за отверстием по Френелю (разбиение на зоны Френеля).
О. Френель отказался от локального юнговского подхода и предложил свой интегральный метод, опирающийся на сформулированный ранее (1690) принцип Гюйгенса (см. Гюйгенса – Френеля принцип). Согласно Френелю, дифракционное поле может быть представлено как результат интерференции полей фиктивных вторичных источников, распределённых по всей не закрытой препятствием части фронта падающей волны (рис. 2) и имеющих амплитуду и фазу, пропорциональные таковым у этой волны. Френель разбил поверхность, занятую вторичными источниками, на полуволновые зоны (т. н. Френеля зоны, рис. 3). Характер Д. в. зависит от того, сколько зон укладывается в отверстии, или от значения френелевского (волнового) параметра $p$, равного отношению размера первой зоны Френеля к радиусу $a$ отверстия, $p=\sqrt {λz}/a$ ($z$ – координата точки наблюдения, $λ$ – длина волны).
2/λ$. Именно поэтому Д. в. на воде ($λ$ порядка 1 м) или дифракция звука в воздухе ($λ$ порядка 0,1 м) может наблюдаться практически всегда, дифракция света ($λ$ порядка 10–3–10–4 м) требует выполнения особых условий (игольчатое отверстие, острый край бритвы и т. п.), а для дифракции рентгеновских лучей ($λ$ порядка 10–6–10–8 м) используют кристаллич. решётки.
Позднее было показано, что в равных условиях оба подхода (и Юнга, и Френеля) приводят к одинаковым результатам, однако при конкретных рассмотрениях одному из них может быть отдано методич. предпочтение. Следует подчеркнуть, что широкое развитие идущего от Юнга метода поперечной диффузии связано с освоением всё более коротковолновых электромагнитных диапазонов (с появлением мазеров, лазеров и т. п.) и необходимостью соответствующего «электродинамического обеспечения» (см.
Квазиоптика). Более того, этот метод оказался адекватным некоторым нелинейным дифракционным задачам типа самофокусировки и самоканалирования электромагнитных волн.
Явление дифракции имеет место и в микромире (см. Дифракция частиц), поскольку объектам квантовой механики свойственно волновое поведение.
Дифракция света, волн. Дифракционная щель, решётка. Максимум
В рамках геометрической оптики, распространение луча в оптически однородной среде — прямолинейное, однако в природе существует ряд явлений, где можно наблюдать отклонение от этого условия.
Дифракция – явление огибания световыми волнами встреченных препятствий. В школьной физике изучаются две дифракционные системы (системы, при прохождении луча в которых наблюдается дифракция):
- дифракция на щели (прямоугольном отверстии)
- дифракция на решётке (набор равноотстоящих друг от друга щелей)
Дифракция на щели — дифракция на прямоугольном отверстии (рис.
1).
Рис. 1. Дифракция на щели
Пусть дана плоскость со щелью, шириной , на которую под прямым углом падает пучок света А. Большинство света проходит на экран, однако часть лучей дифрагирует на краях щели (т.е. отклоняется от своего первоначального направления). Далее эти лучи интерферируют друг с другом с образованием дифракционной картины на экране (чередование ярких и тёмных областей). Рассмотрение законов интерференции достаточно сложно, поэтому ограничимся основными выводами.
Полученная дифракционная картина на экране состоит из чередующихся областей с дифракционными максимумами (максимально светлыми областями) и дифракционными минимумами (максимально тёмными областями). Эта картина симметрична относительно центрального светового пучка. Положение максимумов и минимумов описывается углом относительно вертикали, под которым они видны, и зависит от размера щели и длины волны падающего излучения. Положение этих областей можно найти используя ряд соотношений:
- для дифракционных максимумов
(1)
- где
- — ширина щели,
- — угол между вертикалью и направлением на максимум,
- — порядок максимума (счётчик),
- — длина волны света.
Нулевым максимумом дифракции называется центральная точка на экране под щелью (рис. 1).
- для дифракционных минимумов
(2)
- где
- — ширина щели,
- — угол между вертикалью и направлением на минимум,
- — порядок минимума (счётчик),
- — длина волны света.
Вывод: по условиям задачи необходимо выяснить: максимум или минимум дифракции необходимо найти и использовать соответствующее соотношение (1) или (2).
Дифракция на дифракционной решётке.
Дифракционной решёткой называется система, состоящая из чередующихся щелей, равноотстоящих друг от друга (рис. 2).
Рис. 2. Дифракционная решётка (лучи)
Так же, как и для щели, на экране после дифракционной решётки будет наблюдаться дифракционная картина: чередование светлых и тёмных областей. Вся картина есть результат интерференции световых лучей друг с другом, однако на картину от одной щели будет воздействовать лучи от других щелей.
Тогда дифракционная картина должна зависеть от количества щелей, их размеров и близкорасположенности.
Введём новое понятие — постоянная дифракционной решётки:
(3)
- где
- — постоянная дифракционной решётки,
- — расстояние между щелями,
- — ширина щели.
Тогда положения максимумов и минимумов дифракции:
- для главных дифракционных максимумов (рис. 3)
(4)
- где
- — постоянная дифракционной решётки,
- — угол между вертикалью и направлением на максимум.
- — порядок максимума (счётчик),
Рис. 3. Дифракционная решётка (максимумы)
- для дифракционных минимумов
(5)
- где
- — ширина щели,
- — угол между вертикалью и направлением на минимум,
- — порядок минимума (счётчик),
- — длина волны света.
Отдельным вопросом задач на дифракцию является вопрос о наибольшем количестве максимумов, которые можно наблюдать в текущей системе.
Наибольший угол, под которым можно наблюдать максимум — , тогда, исходя из (4):
(6)
Главное помнить, что число максимумов — число, т.е. от полученного ответа необходимо брать только целую часть.
Вывод: по условиям задачи необходимо выяснить: максимум или минимум дифракции необходимо найти и использовать соответствующее соотношение (4) или (5).
Общий вывод: задачи на дифракцию должны содержать в себе словосочетания, связанные с «дифракцией». Далее разбираемся с объектом: щель или дифракционная решётка и используем соответствующие соотношения для минимума или максимума.
Дифракционный аппарат — нониус
- Описание
- Технические характеристики
- Эксперименты
- Требования
- Что включено
- Аксессуары
- Поддерживать
Дифракционный аппарат позволяет учащимся создавать, просматривать и измерять дифракционные и интерференционные картины. Входящий в комплект красный дифракционный лазер обеспечивает чистый монохроматический источник света.
Прорези делаются путем нанесения металлической пленки на стекло, создавая необычайно чистые прорези с полностью непрозрачными областями блокировки. Эти высокоточные щели создают четкие дифракционные и интерференционные картины, идеально подходящие для количественного сопоставления предсказаний интенсивности и положения.
Датчик линейного перемещения и высокочувствительный датчик света дополняют дифракционный аппарат. Для обеспечения превосходного пространственного разрешения выбираемая входная апертура ограничивает ширину рисунка, просматриваемого высокочувствительным датчиком освещенности. Датчик освещенности имеет три диапазона, что позволяет изучать мелкие детали или общие черты узоров. Для измерения положения датчик освещенности устанавливается на новый линейный датчик положения.
В этом датчике положения используется прецизионный оптический энкодер для измерения смещения с разрешением выше 50 микрон. Поскольку он имеет оптическую основу, без шестерен и реек, у него нулевой люфт.
Сбор данных осуществляется путем выбора щели, направления лазера через щель и выбора входного отверстия для датчика света. И датчик освещенности, и датчик положения подключаются к вашему интерфейсу. Световой датчик перемещается рукой на расстояние 150 мм, отслеживая дифракционную картину.
Для дифракционного аппарата требуется комбинированная 1,2-метровая направляющая/оптическая скамья отдельно или как часть динамической тележки и направляющей системы. Также доступен опциональный зеленый дифракционный лазер, с помощью которого можно измерить влияние длины волны на рисунок.
Вернье-дифракционный аппарат – технические советы (4:13)
Технические характеристики
- Длина волны красного лазера: 635 нм +/- 5 нм (лазерный продукт класса 2)
- Датчик освещенности Диапазоны полной шкалы: 1, 10 и 100 мкВт
- Диапазон датчика линейного перемещения: 150 мм
- Разрешение датчика линейного перемещения: 40 мкм
Доступные прорези
- Одинарные прорези (4)
- Переменные прорези
- Двойные прорези (4 пары)
- Переменная двойная щель:
То же, что и группа переменных щелей выше - Несколько щелей
- Сравнение: 4 пары одинарных/двойных прорезей:
- 0,04 мм одинарный и 0,04/0,25 мм двойной
- двойные 0,04/0,25 и 0,04/0,50
- двойные 0,04/0,25 и 0,08/0,25
- двойной 0,04/0,25 и тройной, 0,04/0,25
Эксперименты
Средняя школа (3 эксперимента)| Эксперимент | Лабораторная книга |
|---|---|
| Интерференция и дифракция | Физические исследования и проекты |
| Интерференция | Расширенная физика с нониером — Beyond Mechanics | 9007 9
| Дифракция | Усовершенствованная физика с нониусом — Beyond Mechanics |
| Эксперимент | Лабораторная книга |
|---|---|
| Интерференция и дифракция | Физические исследования и проекты |
| Интерференция | Расширенная физика с нониером — Beyond Mechanics |
| Дифракция 9 0084 | Усовершенствованная физика с нониусом — Beyond Mechanics |
Требования
Выбрать платформу ниже, чтобы увидеть ее требования совместимости.
| Интерфейс | Приложение LabQuest |
|---|---|
| LabQuest 3 | Полная поддержка |
| LabQuest 2 (снято с производства) | Полная поддержка |
| LabQuest (снято с производства) | Полная поддержка |
| Программное обеспечение | ||
|---|---|---|
| Интерфейс | Приложение графического анализа для компьютеров | Logger Pro |
| LabQuest Mini | Полная поддержка | Полная поддержка |
| LabQuest 3 | Полная поддержка | Полная поддержка |
| Полная поддержка | Полная поддержка | |
| LabQuest Stream (снято с производства) | Полная поддержка 1 | Полная поддержка |
| LabQuest (снято с производства) | Полная поддержка | Полная поддержка |
| LabPro (снято с производства) | Несовместимость | Полная поддержка |
Примечания о совместимости
- Подключите LabQuest Stream через USB. Беспроводное соединение не поддерживается.
Беспроводное соединение не поддерживается.| Программное обеспечение | |
|---|---|
| Интерфейс | Приложение графического анализа для Chrome |
| Полная поддержка | |
| LabQuest 3 | Полная поддержка |
| LabQuest 2 (снято с производства) | Полная поддержка |
| LabQuest Stream (снято с производства) | Полная поддержка 1 |
| LabQuest ( снято с производства) | Полная поддержка |
Примечания о совместимости
- Подключение LabQuest Stream через USB. Беспроводное соединение не поддерживается.
| Программное обеспечение | ||
|---|---|---|
| Интерфейс | Приложение графического анализа для iOS | Графический анализ GW для iOS |
| LabQuest Stream (снято с производства) | Полная поддержка | Несовместимость |
| LabQuest 3 | Полная поддержка 1 | Полная поддержка 1 |
| LabQuest 2 (снято с производства) | Полная поддержка 1 | Полная поддержка 1 |
Примечания о совместимости
- iOS и Android 9023 Устройства 8™ могут подключаться к LabQuest 2 или LabQuest 3 только через Wireless Data Sharing.
| Программное обеспечение | ||
|---|---|---|
| Интерфейс | Приложение для графического анализа для Android | Графический анализ GW для Android |
| LabQuest Stream (снято с производства) | Полная поддержка | Несовместимость |
| LabQuest 3 | Полная поддержка 1 | 9 0083 Полная поддержка 1|
| LabQuest 2 (снято с производства) | Полная поддержка 1 | Полная поддержка 1 |
Примечания по совместимости
- Устройства iOS и Android ™ могут подключаться только к LabQuest 2 или LabQuest 3 через беспроводной обмен данными.
- С помощью этого датчика можно считывать только необработанные данные счета/напряжения. Вы должны выполнить программирование для преобразования в соответствующие единицы измерения датчика.
- Требуется расширенное программирование для сбора данных
Вы должны выполнить программирование для преобразования в соответствующие единицы измерения датчика.| Программное обеспечение | |
|---|---|
| Интерфейс | NI LabVIEW |
| SensorDAQ (снято с производства) | Полная поддержка 1 2 |
| Адаптер Vernier myDAQ | Полная поддержка 1 2 |
| LabQuest Mini | Полная поддержка 1 |
| LabQuest Stream (снято с производства) | Полная поддержка 1 |
| LabQuest 3 | Полная поддержка 1 |
| LabQuest 2 (снято с производства) | Полная поддержка 1 |
| LabQuest (снято с производства) | Полная поддержка 1 |
Примечания по совместимости
- Требуется расширенное программирование для сбора данных
- Этот датчик может считывать только необработанные данные счета/напряжения. Вы должны выполнить программирование для преобразования в соответствующие единицы измерения датчика.
Вы должны выполнить программирование для преобразования в соответствующие единицы измерения датчика.Аксессуары
Поддержка
Ресурсы
- Руководство пользователя
- Часто задаваемые вопросы и советы по устранению неполадок
- Инструкции по подключению датчиков LabQuest
Дифракция, объяснение в энциклопедии RP Photonics; Фраунгофер, Френель, дифракционная оптика, интерференция, характеристики с ограничением дифракции
Дифракция — это общий термин для явлений, которые могут возникать, когда световые волны (или другие волны) сталкиваются с определенными структурами. Некоторые типичные примеры эффектов дифракции обсуждаются в следующих разделах.
Хотя в повседневной жизни редко встречаются значительные эффекты дифракции света, такие эффекты очень распространены в оптике и лазерной технике.
На самом деле принципы работы различных оптических устройств в основном основаны на дифракции (→ дифракционная оптика ).
Дифракция также играет решающую роль во многих других устройствах, таких как оптические резонаторы и волокна.
Дифракция на одиночной щели
Обычная ситуация такова, что узкая оптическая щель равномерно освещается пространственно-когерентным излучением монохроматического лазера. За щелью можно наблюдать дифракционную картину (см. рис. 1) со следующими особенностями:
- Для каждой длины волны есть основной максимум посередине, а боковые максимумы значительно слабее под большими углами.
- Для более длинных волн центральный пик шире, а боковые пики появляются под большими углами.
Для данной длины волны первый минимум интенсивности возникает там, где разность фаз вкладов от двух краев щели достигает 2π. Профили интенсивности могут быть описаны функциями sinc 2 .
Дифракция на двойной щели
В своем знаменитом эксперименте с двумя щелями 1803 года Томас Юнг использовал две близко расположенные узкие оптические щели.
На рис. 2 показан расчетный профиль интенсивности для одной конкретной длины волны. Первая установка возникает из-за интерференции полевых вкладов от двух разных щелей. Профиль интенсивности далее медленно модулируется функцией, определяемой конечной шириной каждой щели.
Рисунок 2: Профиль интенсивности для дифракции света на длине волны 450 нм на двойной щели с расстоянием между щелями 5 мкм и шириной щели 1 мкм.На рис. 3 в цветовой шкале показаны интерференционные картины для разных длин волн. Картины для более длинных волн включают соответственно большие углы дифракции.
Рисунок 3: Дифракционные картины на одной щели для всех цветов.Дифракция на круглых апертурах
Если световой пучок (например, лазерный луч) сталкивается с какой-либо апертурой, которая пропускает свет в некоторых областях и блокирует его в других случаях, непосредственным воздействием на проходящий свет является только соответствующее усечение профиля интенсивности.
На рис. 4 показан смоделированный пример, в котором исходный гауссовский луч был усечен в центрированной круглой жесткой апертуре. При дальнейшем распространении в воздухе профиль интенсивности приобретает сложную структуру за счет дифракции. Для мягкой апертуры (рис. 5), вызывающей плавное падение интенсивности на краю, дифракционная картина получается более гладкой.
Рисунок 4: Профили интенсивности светового луча непосредственно за жестким круглым отверстием (синяя кривая) и на некотором расстоянии за отверстием с шагом 25 мм. Моделирование проводилось с помощью программного обеспечения RP Fiber Power. Рисунок 5: То же, что и на рис. 4, за исключением того, что используется мягкая апертура.
Подобные эффекты также могут возникать, например, при попытке принудительно перевести лазер в режим одной поперечной моды (для оптимального качества луча) путем установки жесткой апертуры в резонатор лазера. Хотя такая апертура может обеспечить значительно более высокие потери на передачу туда и обратно для мод резонатора более высокого порядка по сравнению с потерями для основной моды, она также вносит эффекты дифракции. Поэтому метод часто не работает так хорошо.
Угловое разрешение многих оптических инструментов, таких как телескопы, также ограничено из-за дифракции, т.е. на входном отверстии. Этот предел разрешения можно оценить примерно как длину волны, деленную на диаметр апертуры.
Отверстия не всегда круглые. На рисунках 6 и 7 показан пример, когда лазерный луч усекается лезвием.
Рисунок 6: Профиль интенсивности лазерного луча, усеченного лезвием, показан на расстоянии 10 мм после лезвия. Рисунок 7: То же, что и на рис. 6, но через 100 мм. Большинство лазеров и лазерной оптики сконструированы таким образом, что из-за жестких апертур возникают лишь незначительно слабые дифракционные эффекты.
Это означает, что, например, все лазерные зеркала должны быть настолько большими, чтобы можно было отразить практически весь профиль луча.
Обратите внимание, что дифракционные эффекты неразрывно зависят от длины волны оптического излучения. Для полихроматических лучей результирующие пространственные картины могут существенно отличаться для различных компонентов длины волны. Следовательно, можно наблюдать цвета, например, для белого входного луча. Классический случай — дифракционная решетка, который обсуждается ниже.
Расхождение лазерных лучей
Даже без апертуры лазерный луч всегда демонстрирует некоторую степень дифракции в соответствии с его поперечным пространственным ограничением.
Для гауссовых пучков форма профиля интенсивности сохраняется, т. е. остается гауссовой; только радиус луча постепенно увеличивается.
Это свойство сохраненных форм профиля интенсивности также применимо к другим типам мод в свободном пространстве, например. к модам Эрмита–Гаусса.
Однако в целом дифракция приводит к изменению формы профиля интенсивности, как это можно видеть, например.
на рис. 1.
Лазерные лучи часто имеют дифракционное ограничение, т. е. их расширение при распространении не больше, чем вызванное только дифракцией.
Для света с большими длинами волн возникают сильные эффекты дифракции. Например, производительность генерации длинноволновых пучков на разностной частоте может быть сильно ограничена из-за дифракции генерируемого луча, что ограничивает длину взаимодействия или приводит к более слабой фокусировке луча.
Дифракционные и резонаторные или волноводные моды
Дифракционные эффекты также играют решающую роль в формировании некоторых видов мод. Например, существуют моды оптических волокон, для которых (по определению) профиль интенсивности остается постоянным при распространении. Такие моды формируются двумя противодействующими эффектами:
- Одна только дифракция имеет тенденцию к расширению луча, как обсуждалось выше.
- Волноводные эффекты от профиля показателя преломления волокна обеспечивают своего рода фокусировку.
Для мод волокна эти два эффекта точно уравновешивают друг друга. Точно так же моды резонатора демонстрируют баланс эффектов дифракции и фокусировки, только последние обычно сосредоточены, а не распределены в резонаторе.
Хорошая стабильность таких мод достигается, когда два противодействующих эффекта относительно сильны, так что любые дополнительные эффекты (например, дефекты структуры волокна, изгиб волокна или несоосность элемента резонатора) оказывают сравнительно слабое влияние. Плохая стабильность возникает в ситуациях, когда оба эффекта слабы, например, в лазерном резонаторе, где длина Рэлея луча намного больше длины резонатора. Такие ситуации могут возникать, например. при разработке лазеров с модуляцией добротности с большими радиусами мод и короткими лазерными резонаторами.
Дифракция на периодических и непериодических структурах
Рисунок 8: Выходные лучи всех возможных порядков дифракции на дифракционной решетке. Эффекты дифракции также могут возникать, когда световой луч сталкивается со структурой, которая вызывает периодические в пространстве изменения оптической интенсивности (через переменное поглощение) или оптической фазы (например, из-за переменного показателя преломления или высотного профиля).
Такие структуры называются дифракционными решетками, а явление называется брэгговской дифракцией .
Если решетка демонстрирует большое количество колебаний в профиле луча, может быть несколько дифрагированных выходных лучей (см. Рисунок 8), каждый из которых имеет такую же пространственную форму, что и входной луч.
Направление выходных лучей (за исключением луча нулевого порядка) зависит от длины волны оптического излучения.
Этот эффект используется, например. в решетчатых спектрометрах.
Дифракция также может быть вызвана модуляциями показателя преломления в некотором объеме среды. Например, существуют объемные брэгговские решетки, которые можно использовать в качестве отражателей, зависящих от длины волны. Также возможна дифракция Брэгга на основе звуковых волн в среде; это используется в акустооптических модуляторах.
Эффекты дифракции также могут возникать при отражении. Фактически большинство дифракционных решеток являются отражающими элементами.
Конечно, дифракционные эффекты возникают и на непериодических структурах.
Например, явление лазерного спекла возникает, когда лазерный луч рассеивается на шероховатой поверхности, что фактически вызывает сложную картину фазовой модуляции луча.
Очень заметные спекл-эффекты можно наблюдать в квазимонохроматическом свете, полученном от лазеров.
Это не относится к широкополосному (временно некогерентному) свету, потому что полученные картины имеют сильную зависимость от длины волны, так что усреднение интенсивностей по некоторому диапазону длин волн эффективно размывает такие картины.
Дифракционная оптика
Существуют различные другие виды оптических элементов, в которых используются эффекты дифракции. Например, существуют дифракционные светоделители с несколькими выходами, а аналогичные устройства используются для когерентного объединения лучей. Подробнее читайте в статье о дифракционной оптике.
Дифракция и интерференция
Эффекты дифракции можно объяснить на основе интерференции различных вкладов профиля поля в результирующие поля в удаленных местах ( принцип Гюйгенса-Френеля ).
На самом деле четкой границы между дифракцией и интерференцией нет.
Например, прохождение света через узкую щель (апертуру) обычно описывают в терминах дифракции, а явления за двойной щелью называют явлениями интерференции.
Однако основной принцип интерференции можно применить к обоим случаям.
Различные режимы дифракции
Различают различные режимы дифракции, которые можно рассматривать с помощью различных математических методов. Дифракция Фраунгофера актуальна при рассмотрении дальнего поля, т. е. дифракционных картин вдали от преломляющей структуры; этот режим характеризуется значениями числа Френеля значительно ниже 1. С другой стороны, концепция 90 577 дифракции Френеля 90 578 с большими числами Френеля может применяться к случаям, когда важно ближнее поле.
Дифракционные характеристики оптических инструментов
Характеристики различных видов оптических инструментов, таких как микроскопы, существенно ограничиваются дифракционными эффектами.
По существу, ограниченный поперечный размер входного отверстия или внутренних элементов вызывает дифракционные эффекты, которые задают минимальный размер пятна так называемой функции рассеяния точки.
Поэтому оптические микроскопы (в том числе и лазерные микроскопы) обычно имеют разрешающую способность порядка половины длины волны оптического излучения.
Есть несколько исключений из этого ограничения, например микроскопы ближнего поля (использующие оптический наконечник субволнового размера для сканирования объектов) или некоторые виды флуоресцентной микроскопии (STED).
Аналогичные ограничения производительности применяются к оптическим телескопам. Ограничение дифракционных эффектов (для оптимального углового разрешения) требует использования больших оптических апертур.
Вопросы и комментарии пользователей
Здесь вы можете задать вопросы и комментарии. Если они будут приняты автором, они появятся над этим абзацем вместе с ответом автора. Автор принимает решение о принятии на основе определенных критериев.
По существу, вопрос должен представлять достаточно широкий интерес.
Пожалуйста, не вводите здесь личные данные; в противном случае мы бы удалили его в ближайшее время. (См. также нашу декларацию о конфиденциальности.) Если вы хотите получить личную обратную связь или консультацию от автора, свяжитесь с ним, например. по электронной почте.
Ваш вопрос или комментарий:
Проверка на спам:
(Пожалуйста, введите сумму тринадцати и трех в виде цифр!)
Отправляя информацию, вы даете свое согласие на возможную публикацию ваших материалов на нашем веб-сайте в соответствии с нашими правилами. (Если вы позже отзовете свое согласие, мы удалим эти материалы.) Поскольку ваши материалы сначала просматриваются автором, они могут быть опубликованы с некоторой задержкой.
См. также: дифракционные решетки, дифракционно-ограниченные пучки, резонаторные моды, моды, лазерный спекл, Фурье-оптика, ближнее и дальнее поле
и другие статьи в категории общая оптика
Если вы хотите разместить ссылку на эту статью на каком-либо другом ресурсе (например, на своем сайте, в социальных сетях, на дискуссионном форуме, в Википедии), вы можете получить необходимый код здесь.
