Главная > Физика > Введение в фурье-оптику
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

1.3. ФОРМИРОВАНИЕ ОПТИЧЕСКОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ

Мы подошли теперь к тому, чтобы определить и оценить некоторые общие аспекты формирования оптического изображения, прежде чем заняться более детальным их изучением в гл. 5.

В разд. 1.1 мы отметили, что применение линз в опыте Юнга должно обеспечить формирование изображения двух точечных отверстий. В этом случае очевидно, что дифракция на точечных отверстиях является первым шагом в формировании их оптического изображения, а вторым шагом будет «рекомбинация» этого света линзами в изображение.

В разд. 1.1 мы напомнили также, что полосы в опыте Юнга не видны при использовании протяженного источника света. Однако общеизвестно, что линзы тем не менее будут давать изображение апертур.

Отличается ли действие линз в этих двух случаях? Если говорить кратко, то нет, по причинам, которые можно достаточно легко понять из качественных соображений.

Рассмотрим первый случай, когда опыт Юнга выполняется классическим путем, который теперь мы можем описать как случай достаточно высокой когерентной освещенности апертурного экрана. Источник весьма мал, что обеспечивает сохранение одного и того же фазового

соотношения между каждой парой дифрагировавших волновых фронтов, испущенных апертурами В и С. Каждая пара дает вклад в одну и ту же последовательность полос, и положение максимумов и минимумов интенсивности в интерференционной картине можно определить с помощью уравнения (1.01).

Во втором случае с использованием протяженного источника пространственная когерентность освещенности на апертурном экране отсутствует (мы можем предполагать, что временная когерентность имеет место в обоих случаях). Как мы видели, полосы, обусловленные волновыми фронтами из одной точки источника, смещены относительно полос от фронтов из других точек источника. Если источник достаточно большой, то окончательным результатом является пятно на экране со сравнительно равномерной освещенностью. Тем не менее здесь полосы образуются так же, как и в первом случае, но они являются мгновенными, и их положение непрерывно изменяется, давая однородную освещенность даже за минимально возможное короткое время. Из наличия информации об индивидуальных фазовых соотношениях в свете, который будет поступать на внесенные линзы, следует, что по-прежнему существует возможность сформировать изображение апертуры с помощью линз. (При когерентном освещении стабильность фазовых соотношений при некоторых условиях позволяет записать полную информацию, включая фазы, о волновых фронтах от апертурного экрана; в этом состоит основа голографии (разд. 5.4.)

Вышеприведенные замечания о формировании изображений при когерентном освещении (или, сокращенно, о когерентном формировании изображений) объекта в виде точечной маски в опыте Юнга равным образом применимы к 1) более сложным маскам, таким, например, как 35-мм слайды в диапроекторах, 2) непрозрачным объектам, освещаемым обычными тепловыми источниками света, и 3) самосветящимся объектам, которые люминесцируют (например, телевизионное изображение) или нагреты (например, инфракрасная фотография горячих тел). В каждой из этих категорий существуют те же мгновенные фазовые соотношения, какие мы описывали раньше.

В этом широком контексте формирования изображений вместо термина дифракция часто используется название рассеяние. В литературе существует определенная путаница в этих понятиях, но такие детали не влияют на наши рассуждения, и мы можем считать указанные термины синонимами.

В формировании изображений существуют два аспекта, которые сейчас следует отметить. Один из них связан с образованием дифракционной картины Фраунгофера в задней фокальной плоскости линзы, формирующей изображение, другой - с влиянием конечных размеров апертуры линзы на изображение. (Рассмотрение аберраций в линзах можно отложить до гл. 5.)

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление