1— маска теория

На рис. 1.1, а представлена схема опыта. Проходящий через точечное отверстие S солнечный свет освещает расположенную на некотором расстоянии апертурную маску (или экран), в которой есть два близких отверстия В и С. На другом экране, удаленном от первого примерно на такое же расстояние, в области геометрической тени вокруг точки О наблюдаются темные и светлые полосы. Ни одно из точечных отверстий само по себе не вызывает появления полос, и их присутствие было объяснено интерференцией света, дифрагировавшего на двух точечных отверстиях. Напомним, что, согласно принципу Гюйгенса, развитому Френелем и Кирхгофом, каждая точка приходящего волнового фронта рассматривается как источник вторичных волн, огибающая которых формирует профиль приходящего волнового фронта, при прохождении света через апертурное отверстие в экране возникает дифракция. Вследствие этого волны, проходящие через апертуру, имеют огибающую волнового фронта, распространяющуюся в область, которая в соответствии с лучевой теорией геометрической оптики должна быть неосвещенной тенью. Это показано на рис. 1.2,а, который можно рассматривать как пример одной из апертур в опыте Юнга. В любой точке, например Р, освещенность является результатом интерференции между волнами, пришедшими туда от всех. точек апертуры с различными фазами, обусловленными различной длиной пройденного ими пути. Картина на экране представляет собой знакомую нам картину Френеля, описанную в обычных учебниках. В данный момент детали для нас не важны, поскольку, если точечные отверстия в опыте Юнга достаточно малы, дифрагировавший от каждого из них в отдельности свет должен давать на экране достаточно [c.10]

Для доказательства справедливости своей теории Аббе поставил следующий эксперимент. В качестве объекта была выбрана периодическая система щелей t, /о- В фокальной Плоскости объектива микроскопа, как и следовало из теории, сформировалась светящаяся модель пространственного спектра такого объекта — система дискретных пиков, разделенных равными интервалами. Перекрыв с помощью маски М нечетные порядки такого спектра, Аббе синтезировал новый пространственный спектр, который соответствовал другой функции распределения поля в зависимости от координат, а именно, распределению поля в решетке с З двоенным числом штрихов на миллиметр. В полном соответствии с теорией изображение такой несуществующей решетки появилось па месте прежнего изображения. Эксперимент Аббе произвел большое впечатление как на современников, так и на после- [c.45]

Еще более изящный способ использования излучения моды высокого порядка был преддожен внесшим большой вклад в теорию и практику одночастотных лазеров Ю.В. Троицким. Он состоит в замене полупрозрачного выходного зеркала на полностью отражающее с единственным полупрозрачным участком, имеющим намного больший коэффициент пропускания и приходящийся точно на одно из пятен [132]. Правда, при этом снижается конкурентоспособность именно той моды, которую мы пытаемся использовать меньшими потерями, по сравнению с ней, начинают обладать те моды, у которых на полупрозрачный участок приходится не максимум, а минимум интенсивности. Чтобы, несмотря на это, все же заставить лазер генерировать на избранной моде, приходится вставлять в резонатор маску, поглощающую или рассеивающую свет на участках сечения, соответствующих минимумам распределения ее интенсивности (вдоль пунктирных линий на рис. 1.8,1.9). Такая маска, почти не снижая добротности нужной моды, повышает потери всех остальных с ее помощью в принципе можно добиться одномодовой генерации и при значительном усилении. [c.216]

Нетрудно заметить, однако, что проведенный Аббе эксперимент был гораздо шире первоначальной теории и сводился не столько к проверке разрешающей способности микроскопа, сколько к проверке возможности синтеза произвольного изображения посредством управления параметрами волнового поля. Впервые этот вывод из теории Аббе был отчетливо сформулирован немецким физиком X. Боршем, который предложил полностью отказаться от использования каких-либо объективов и формировать изображения заданных объектов, воссоздавая в некоторой плоскости соответствующее им распределение волнового поля [7]. Модулируя поле плоской волны маской, в которой была просверлена заранее рассчитанная система отверстий, я вводя фазовые сдвиги в излучение с помощью тонких слюдяных пластинок, X. Борш осуществил синтез изображений решеток некоторых кристаллов. В дальнейшем эта методика была усовершенствована в Англии У. Брэггом, который предложил получать такие маски фотографическим путем [8]. Однако методы X. Борша и У. Брэгга можно было использовать только для синтеза изображений простейших объектов обычно это были кристаллы с определенной симметрией. Усложнение объекта вело к необходимости расчета и воссоздания чрезвычайно сложной картины распределения амплитуд и фаз, что было невозможно осуществить имеющимися в то время методами. Основной результат этих работ заключался в том, что они явились основой, на которой был разработан голограммный метод Габора. [c.46]

Важную роль как предшественники голографии сыграли работы Брэгга [4—6] в рентгеновской микроскопии и еш,е раньше работы Вольфке [36]. Исследования Брэгга были связаны также с получением полной записи рассеянного волнового поля от объекта, а именно от кристалла, облученного рентгеновскими лучами. Как и голография, метод Брэгга представлял собой двухступенчатый дифракционный процесс. Зафиксированное на фотопленке рентгеновское излучение, рассеянное кристаллом, использовалось затем для восстановления аналогичной волновой картины в видимом свете. Брэгг, как и Вольфке, рассматривал кристалл в виде трехмерной периодической структуры следовательно, если кристалл освещается плоской волной, то в соответствии с правилами брэгговской дифракции в каждый момент времени создается только одна составляющая (пространственная частота) дифрагированной волны. С точки зрения теории это различие непринципиально. В любом случае необходимо записать фазу и амплитуду, однако детекторы позволяют регистрировать лишь амплитуду. В методе Брэгга кристалл выбирался такой симметрии, что дифракционная картина (фурье-образ) в дальнем иоле, создаваемая точками объекта, становилась вещественной, т. е. лишенной какой-либо фазовой модуляции. Кроме того, исследуемые кристаллы имели в центре ячейки тяжелый атом, что обеспечивало смещенный фон, в результате чего фурье-образ представлял собой не только вещественную, но и положительную величину. Таким образом, достаточно было измерить только амплитуды плоских волн, соответствующих фурье-компонентам. Брэггу оставалось лишь, после того как он записал амплитуду волны, сконструировать маску с отверстиями, расположение и размер которых соответствовали бы значениям фурье-компонент. При освещении маски когерентным светом формировалась бы дифракционная картина дальнего поля, представляющая собой изображение атомной структуры кристалла. Эти исследования были продолжены Бюргером [7] и Бёршем [3], выполнившими аналогичные эксперименты в ФРГ. [c.13]

Нетрудно продемонстрировать особенности такой системы как фильтра в теории связи. На фиг. 6.9 показан эффект, возникающий при введении небольшого поглощающего диска в плоскости фильтра. При этом излучепие фона (постоянная составляющая) ослабляется по отношению к дифрагированному свету (переменная составляющая) и в результате контраст в изображении эталонной миры увеличивается. На фиг. 6.10 показаны малоконтрастпый тест с периодически изменяющейся прозрачностью и тест с оптическими шумами , которые оба были помещены в плоскости объекта. Затем был специально изготовлен гребенчатый фильтр Дирака , представляющий собой непрозрачную маску с иголочными проколами в точках, соответствующих расположению составляющих спектра Фурье малоконтрастной решетки. На полученном в результате изображении виден эффект блокирования двумерного спектра шумов (могут быть приведены также другие примеры). Существуют методы создания выравнивающих фильтров, сглаживающих фильтров, фильтров для ослабления зернистости, фильтров, подчеркивающих края изображения, и т. д. Разработан и ряд оптических приборов [19], основанных па этом принципе. [c.156]

Во МНОГИХ случаях те или иные операции легче осуществлять с помощью оптических фильтров, а не их электрических аналогов. Марешаль [5] и его сотрудники показали, каковы возможности восстановления деталей па фотографиях низкого качества при точном управлении амплитудой и фазой фильтрующей маски. В принципе вся методика, разработанная в теории электрических цепей, может быть перепесена в оптику. Упрощение же в оптике следует из того, что спектр естественным образом разделяется в результате самого процесса дифракции. [c.158]

Из теории дифракции Френеля вытекает возможность управления формой волнового фронта и распределением интенсивности посредством изменения фазовых соотношен1П1 между вторичными волнами. Так, например, если все четные (или нечетные) зоны закрыть непрозрачной маской, то, поскольку вторичные волны от этих зон синфазны, в точке Р будет наблюдаться многократное усиление света (рис. 7.12, а). По закону сохранения энергии в других точках пространства интенсивность света должна уменьшиться, то есть произойдет фокусировка света в точку Р. Такая маска называется амплитудной зонной пластинкой. [c.127]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...