Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Weber H., Herziger G., Poprawe R. (eds.) Laser Fundamentals. Part 1 (Springer 2005)(263s) PEo .pdf
Скачиваний:
73
Добавлен:
15.08.2013
Размер:
2.78 Mб
Скачать

90

 

 

3.1.4 Di raction

 

 

 

[Ref. p. 131

x ’

 

 

 

 

 

1.0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

intensity/

0.8

 

 

 

 

 

 

 

x

y

Normalized intensity

 

 

 

y ’

 

0.6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

x

 

 

 

field

0.4

 

Normalized field

 

 

~ sin

 

 

 

 

 

 

z

 

 

Normalized

0.2

 

 

 

 

b

 

z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Opaque screen

 

z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

FWHM

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Rectangular

 

Diffraction

 

 

0.2

 

 

 

 

 

 

pattern

 

 

 

 

 

 

 

 

aperture A

 

 

 

0

0.5

1.0

1.5

2.0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x a/( d )

 

 

Fig. 3.1.10. Geometry of the di raction from a rectangular aperture 2a × 2b.

Fig. 3.1.11. x-part of the di raction pattern in Fig. 3.1.10. This is the di raction pattern of a slit. For more exact electromagnetic solutions of a slit see [61Hoe, p. 266].

Table 3.1.5. Zeros and maxima of the intensity distribution.

Number n

 

 

 

xa/λz

 

 

 

 

 

 

In/I0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

FWHM

 

 

 

2 × 0.221

 

 

 

 

 

0.5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

0.5

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

0.715

 

 

 

 

 

 

0.0472

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

1.230

 

 

 

 

 

 

0.0168

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

1.5

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

1.735

 

 

 

 

 

 

0.0083

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

2.239

 

 

 

 

 

 

0.0050

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Field distribution:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 a b

E0 exp i k z

x2

+ y2

sinc

2 π a x

sinc

 

2 π b y

 

(3.1.47)

E(x, y, z) =

 

 

 

+

 

 

 

 

 

 

i λ z

 

2 z

 

λ z

λ z

with sinc(x) =

sin x

and

E0

the electric-field amplitude .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Intensity:

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sinc2

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

I(x, y, z) = I(0, 0, z) sinc2

2

λ z

λ z

 

 

 

 

 

 

(3.1.48)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

π a x

 

 

 

 

2 π b y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

If the Fraunhofer di raction is observed in the focal plane, z has to be replaced by f .

3.1.4.4.2 Circular aperture with radius a

The circular aperture with radius a is discussed in [61Hoe, p. 453]. In Fig. 3.1.12 di raction by a circular aperture is shown. In Fig. 3.1.13a the di racted field and intensity and in Fig. 3.1.13b the encircled energy in the di raction plane with a circular screen are given. The zeros and maxima of intensity for di raction by a circular aperture are listed in Table 3.1.6.

Landolt-B¨ornstein

New Series VIII/1A1

Ref. p. 131]

 

 

 

3.1 Linear optics

91

x

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

a

r

~ sin

r

y ’

 

 

d

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d

 

z

 

 

Opaque screen

 

 

 

 

 

 

 

 

Diffraction

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Circular

 

 

pattern

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

aperture A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Fig. 3.1.12. Di raction by a circular aperture.

 

1.0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

intensity/fieldNormalized

0.8

 

 

 

 

 

 

 

 

encircledNormalizedenergy

0.8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.6

FWHM

 

 

 

 

 

 

0.2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Normalized intensity

 

 

 

0.6

 

 

 

1 st

2 nd

3 rd

 

 

 

0.4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dark ring

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.4

 

 

 

 

 

 

 

 

0.2

 

 

 

 

Normalized field

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

0.4

 

0.8

1.0

1.2

1.4

 

a

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

b

0

0.2

0.6

1.6

 

 

 

 

ra/( d )

 

 

 

 

 

 

 

 

ra/( d )

 

 

 

 

 

Fig. 3.1.13. (a) Di racted field and intensity. (b) Encircled energy in the di raction plane with a circular screen.

Table 3.1.6. Zeros and maxima of intensity for di raction by a circular aperture.

Number n

rna/(λd)

In/I0

0

0

1

FWHM

2 × 0.257

0.5

1

0.610

0

1

0.817

0.0175

2

1.117

0

2

1.340

0.00415

3

1.619

0

3

1.849

0.00160

4

2.121

0

4

2.355

0.00078

 

 

 

Field distribution:

 

 

 

 

 

 

 

 

π a2

i k

z +

kr2

2

J [2 π a r/(λ z)]

 

 

E(r, z) =

 

E0 exp

 

1

(3.1.49)

i λ z

2z

2 π a r/(λ z)

with E0 the electric-field amplitude and r the radius in the far-field plane. Intensity:

I(r) = I(0, z) 2

12 π a r/(λ z)

 

2

(3.1.50)

.

 

J [2 π a r/(λ z)]

 

 

 

Landolt-B¨ornstein

New Series VIII/1A1

Соседние файлы в предмете Оптика