标量衍射理论

标量的衍射理论

第二章标量的衍射理论 光的衍射现象是光波动性的一主要标志,也是光在传播过程中的最重要的属性之一。 本章将在基尔霍夫标量衍射理论的基础上,研究两种最基本的衍射现象及其应用:菲涅耳衍射(近场衍射)和夫琅禾费衍射(远场衍射),并利用线性系统理论赋予新的解释,即把衍射过程看做线性不变系统,讨论其脉冲响应和传递函数。 本章讲述标量波衍射理论。需要指出的是,在现代衍射光学、微光学、二元光学及光子晶体分析中,常利用矢量波衍射理论。 衍射:光波在传播过程中波面产生破缺的现象,称为衍射,这是惠更斯-菲涅耳原理对圆孔、单缝、多缝等衍射问题进行解析而得出的概念。 光的衍射是指光波在传播过程中遇到障碍物时,所发生的偏离直线传播的现象。光的衍射,也可以叫光的绕射,即光可绕过障碍物,传播到障碍物的几何阴影区域中,并在障碍物后的观察屏上呈现出光强的不均匀分布。通常将观察屏上的不均匀光强分布称为衍射图样。 光的衍射是指光波在传播过程中遇到障碍物时,所发生的偏离直线传播的现象。光的衍射,也可以叫光的绕射,即光可绕过障碍物,传播到障碍物的几何阴影区域中,并在障碍物后的观察屏上呈现出光强的不均匀分布。通常将观察屏上的不均匀光强分布称为衍射图样。

现在一般认为,光波在传播的过程中,不论任何原因导致波前的复振幅分布(包括振幅分布和相位分布)的改变,使自由传播光场变为衍射光场的现象都称为衍射。 光是一种电磁波,光波的衍射问题应该通过麦克斯韦的电磁理论来求解。但是这种求解过程相当复杂,且多数不能获得解析解。现代的光学教材多使用惠更斯-菲涅耳-基尔霍夫标量场理论。 标量场理论的适用范围: ①衍射孔径比照明光波波长大的多。 ②观察点较远。 标量衍射理论的核心问题:用已知的边界上的复振幅分布来表达光场中任一点的复振幅分布。 本章内容: 2.1 基尔霍夫衍射理论(解决光波的传播问题)

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