ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Спеклы в изображении объекта, освещаемого лазером из "Оптика спеклов " На практике обычно имеют дело с двумя типами диффузных объектов диффузно отражающими и диффузно пропускающими. Вариации толщины объекта, его отражательной и поглощательной способностей, а также вариации показателя преломления — все это приводит к рассеянию света. В случае объектов, называемых диффузными, такие вариации велики по сравнению с длиной волны света. К диффузно отражающим объектам относятся шероховатые поверхности камней, бетона, дерева, неполированная металлическая поверхность н т. д. Широко известный пример диффузно пропускающего объекта — матовое стекло. Трудно определить ту степень качества, по достижении которой объект можно считать хорошо отполированным, поскольку на практике важна ие только высота неровностей поверхностей, но и их протяженность, т. е. важен наклон элементов микропрофиля диффузного объекта. Отступления от плоскостности не превышают одной угловой минуты для оконного стекла и составляют менее одной секунды для оптически отполированных поверхностей. Конечно, эти цифры дают представление только о порядке величины ). [c.22] Рассмотрим какой-либо диффузный объект, например диффузно пропускающий (матовое стекло). Пусть матовое стекло освещается источником конечных размеров и с помощью объектива О формируется его изображение. Каждая точка объекта имеет своим изображением дифракционную картину размеры которой определяются только объективом и уело ьиями эксперимента. Все точки поверхности матового стекла освещаемого протяженным источником, некогерентны, а по этому изображением объекта в данном случае будет дифрак ционная картина, представляющая собой суперпозицию по интенсивности всех дифракционных картин, соответствующих разным точкам поверхности матового стекла. Таким образом, изображение равномерно освещенного объекта тоже освещено равномерно. Этот случай был уже рассмотрен в 4. [c.22] Если в некоторой плоскости перед объективом О поместить диафрагму и перемещать ее в этой плоскости, то спекл-структура в плоскости п будет изменяться. Смещение диафрагмы эквивалентно введению некоторого фазового множителя, неодинакового для разных точек объекта, дифрагирующих свет. При изменении положения диафрагмы изменяются разности фаз в плоскости п между дифракционными картинами, соответствующими разным точкам объекта G, а это и приводит к изменению спекл-структуры. [c.24] В величине а, а при сделанных нами допущениях ими можно пренебречь. Отсюда следует, что при одном и том же коэффициенте подобия в симметричной схеме угловая апертура объектива может быть больше, чем при других относительных расположениях элементов схемы. [c.26] Наконец, можно наблюдать спеклы в изображении диффузного объекта G при разных увеличениях, смещая для этого объектив и плоскость наблюдения. В этом случае спекл-структуры подобны и коэффициент подобия равен отношению увеличений [62]. [c.26] Изменение спекл-структуры в плоскости л при изменении длины световой волны. [c.26] С длиной волны Х, а затем, не меняя положения элементов схемы, — в свете с длиной волны Будем считать, что хроматизмом объектива О можно пренебречь. Спеклы в свете с длиной волны X представляют собой сумму по амплитуде дифракционных картин от разных точек матового стекла. Разумеется, такая сумма берется с учетом изменений фаз, обусловленных вариациями толщины матового стекла. То же самое можно сказать о спеклах, наблюдаемых в свете с длиной волны X. [c.26] Спеклы в изображении объекта, освещаемого белым светом, можно создать искусственно, если нанести на поверхность объекта соответствующее покрытие. Специальные покрытия делают из очень мелких прозрачных и непрозрачных шариков, причем непрозрачные — белого цвета. Такое покрытие действует как катафот большая часть света, исходящего из источника, посылается обратно на источник. Если разрешающая способность объектива, формирующего изображение объекта, достаточно велика, то в изображении будет наблюдаться множество мелких световых пятен, которые выглядят как настоящие спеклы. [c.27] В некоторых случаях объекты, встречающиеся в природе, сами по себе имеют достаточно тонкую структуру, которая дает спеклы на изображении. Примером подобных объектов могут служить песок, трава, каменные осыпи, лес, видимый с самолета, и т. д. Такие объекты не нуждаются в модуляции изображения при помощи дополнительных диффузоров, и к ним прямо применимы методы, рассматриваемые в гл. 6. [c.28] Представим себе экран Et с отверстием Т, освещаемый параллельным пучком света монохроматического точечного источника (рис. 22). Пусть отверстие Т круглое. В плоскости 2, находящейся на конечном расстоянии от плоскости будет наблюдаться дифракционная картина Френеля от отверстия Т. Мы будем считать, что диаметр отверстия Т мал по сравнению с расстоянием E Ei. [c.29] Френеля изменится. Из формулы (2.2) видно, что чем больше расстояние Е Еч, тем медленнее меняется дифракционная картина. [c.30] Начиная с некоторого достаточно большого расстояния между экранами Е и Е, экран Ei можно отодвигать сколь угодно далеко. Пока допустимое смеш,ение б/ конечно, мы имеем дело с дифракцией Френеля. Если и дальше удалять экран 2, то мы постепенно перейдем в область дифракции Фраунгофера (дифракции на бесконечности), где б/ может принимать практически любые значения. [c.30] Теперь поместим в плоскости отверстия Т непрозрачный экран с множеством хаотически расположенных малых отверстий (на рис. 23 они изображены в виде темных точек). [c.30] Все эти отверстия испускают когерентные световые волны. Поскольку отверстия очень малы, пятна дифрагировавшего на них света в плоскости наблюдения Е велики. Вследствие интерференции световых волн в плоскости Е2 будет наблюдаться спекл-структура, состоящая из ярких мелких пят-нышек. [c.30] В той области пространства, где расстояния Е2Е2, з и т. д. конечны, наблюдаются спеклы Френеля. Если же все больше и больше удалять плоскость наблюдения, то мы постепенно перейдем в область спеклов- Фраунгофера, где расстояние между плоскостями Е и Е п бесконечно велико. [c.31] Поместив в плоскость Е2 фотопластинку с высоким разрешением, можно зарегистрировать спеклы, которые после проявления будут иметь на негативе вид мелких темных пятнышек. Такой негатив будет представлять собой прекрасный диффузор. При этом легко получать совершенно идентичные диффузоры, если, не внося никаких изменений в схему, экспонировать одну за другой разные фотопластинки в плоскости Е2. Можно также получать суперпозицию идентичных диффузоров на одной и той же фотопластинке в плоскости Е.2, делая ряд экспозиций и после каждой экспозиции смещая фотопластинку в ее плоскости. [c.33] В дальнейшем мы будем часто обращаться к такому способу получения диффузоров. [c.33] Разумеется, мы предполагаем, что при смещении объекта G часть его поверхности, выделяемая диафрагмой Т, по-прежнему полностью перекрывается падающим световым пучком. [c.34] Пусть матовое стекло G (рис. 29) освещается параллельным лазерным пучком. В плоскости Е2, расположенной на расстоянии I от объекта, мы наблюдаем спеклы. [c.34] Предположим, что сначала пучок падает по нормали к поверхности стекла G. Повернем падающий пучок на некоторый угол и сравним получившуюся при этом спекл-структуру с той, которая наблюдалась при нормальном падении пучка на матовое стекло. Опыт показывает, что для выбранного объекта обе спекл-структуры будут практически одинаковыми в пределах некоторого угла поворота е, увеличивающегося с уменьшением расстояния I. Поворот падающего пучка на угол е приводит просто к смещению спеклов в плоскости 2 на величину el. Если же угол поворота превышает это значение е, определяемое степенью шероховатости поверхности стекла, то между двумя спекл-структурами уже не будет корреляции. [c.34] Вернуться к основной статье