圆孔衍射 光学仪器的分辨率

1、一 圆孔衍射：艾里斑直径1二 瑞利判据2 对于两个强度相等的不相干的点光源（物点），一个点光源的衍射图样的主极大刚好和另一点光源衍射图样的第一极小相重合，这时两个点光源（或物点）恰为这一光学仪器所分辨.3三 光学仪器的分辨本领*光学仪器的通光孔径45一、夫琅禾费圆孔衍射爱里斑 11.8 圆孔衍射和圆屏衍射爱里斑集中了约84%的衍射光能。相对光强曲线1.22(/D)sin1I / I00圆孔孔径为D(1)夫琅和费圆孔衍射中，中央为亮圆斑。第一暗环所包围的中央圆斑，称为爱里斑.8/27/20226一.圆孔衍射艾里斑：艾里斑直径(对比单缝, 8/27/20227圆孔半径越小，艾里斑越大，衍射现象越明

2、显。艾里斑：艾里斑直径8/27/20228二. 光学仪器的分辩率1、圆孔衍射对成象质量的影响 普通光学成象时，入射光可看成平行光，透过镜头后成象在底片上，故可视为夫琅和费圆孔衍射。从几何光学来看,物体通过透镜成像时,每个物点都有一个对应的象点. 只要适当选择透镜的焦距,任何微小物体都可见到清晰的图象.然而,从波动光学来看, 组成各种光学仪器的透镜等部件,均相当于一个透光小孔,因此我们在屏上看到的像是圆孔的衍射图象8/27/20229 光的衍射限制了光学仪器的分辨本领。 因此，若两物点距离很近,当两个物点的爱里斑重叠到一定程度时，这两个物点在底片上将不能区分，故爱里斑的存在就引发了一个光学仪器的

3、分辨率问题。8/27/202210瑞利判据：如果某一物点斑象（即爱里斑）的中心恰好落在另一物点斑象的边缘，这样所定出的两物点的距离作为光学仪器所能分辨的最小距离。2、分辨率 两光强相同的非相干物点，其象点相互靠近，瑞利提出了一个可分辨的标准。S1S2成像系统S1S28/27/202211S1S2S1S2S1S2能分辨恰能分辨不能分辨8/27/202212s1s200d* (a) 在恰能分辨时，两个点光源在透镜前所张的角度，称为最小分辨角0 ，等于爱里斑的半角宽度。D为光学仪器的透光孔直径(b) 最小分辨角的倒数 称为光学仪器的分辨率爱里斑8/27/202213 因此，为提高仪器分辨率，或说为提

4、高成象质量，由爱里斑半角公式，得光学仪器的分辨率 方法之一 使透镜镜头直径加大。 方法之二 降低入射光的波长。8/27/202214 不可选择，(1) 望远镜： 世界上最大的光学望远镜：建在了夏威夷山顶。世界上最大的射电望远镜：建在了波多黎各岛的地球表面仅1012W的功率，D = 305 mArecibo，能探测射到整个也可探测引力波。D = 8 m8/27/202215/view/27714.htm 8/27/202216 1990 年发射的哈勃太空望远镜的凹面物镜的直径为2.4 m，最小分辨角 在大气层外 615 km 高空绕地运行,可观察130亿光年远的太空深处，发现了500 亿个星系

5、. 8/27/202217(2)显微镜：D不会很大， 在正常照明下，人眼瞳孔直径约为3mm，所以电子显微镜分辨本领很高，的结构。 夜间观看汽车灯，远看是一个亮点，移近才看出是两个灯。逐渐可分辨约 9m 远处的相距 2mm 的两个点对 = 0.55 m（5500A）的黄光， 1，可观察物质电子 ：0.1A 1A（10 -2 10 -1 nm）8/27/202218一个实例 你有过这样的经验吗？19用电子显微镜 观察一种 小蜘蛛 的头部 8/27/202220 例1 设人眼在正常照度下的瞳孔直径约为3 mm，而在可见光中，人眼最敏感的波长为550 nm，问 (1)人眼的最小分辨角有多大？ (2)若物体放在距人眼25 cm（明视距离）处，则两物点间距为多大时才能被分辨？21解 (1) (2)22 例2 毫米波雷达发出的波束比常用的雷达波束窄，这使得毫米波雷达不易受到反雷达导弹的袭击. (1)有一毫米波雷达，其圆形天线直径为55 cm，发射频率为220 GHz的毫米波，计算其波束的角宽度； (2)将此结果与普通船用雷达发射的波束的角宽度进行比较，设船用雷达波长为1.57 cm，圆形天线直径为2.33 m .23解 (1) (2)24本章目录选择进入下一