波动光学及医学应用-ppt课件.ppt（142页）

1、光学篇（Optics)波动光学(Wave Optics)几何光学(Geometrical Optics)X射线(X-ray)激光(Laser) (wave-particle duality)可见光的范围可见光的范围Hz103 . 4105 . 7:1414 v 1 2 21 nE 3v 4v *1s2s5(optical path)nnfcfuncu,6 n2r21122rnrn nr 2 22 nr7S1S2122LL 122rnddr dnrr1212 80,)12,21 而而不不是是（则则若若dnrrBC9acbA10v 11Poor1r2x rDSS1S22aAB12Dxaaarrr

2、2tg2sin212 ooDSS1aDxxxkk21 321022， kakaDkxk , ,或或 kDxaa 2sin2133 , 2 , 1 , 0 kooDSS1 2) 1 2(2 kDxa aDx2 1,2,3.k,22)1 2( )12( aDkxk3,2,1 k14ooDSS1 15。 x(3)16u aDxxxkk21 17 DaxaDxk221 方法二方法二kkxkDaaDkx 22 18 (2)mm5 . 4m10065. 0103 .589105002393 xDa mm03. 02mm102 aDxa mm25. 0m102 . 1103 .589105002mm2 .

3、12393 aDxa ：(1)19aDx2 32102， kaDkxk , ,Dxaaarr 2tg2sin212 aDx2 1,2,3.k,22)1 2( )12( aDkxk Daxk21 方法二方法二kxkDa 2 20（1） aDx2 xx21naDaDxn 22 n水水 n空气空气空气水xx 2221II 21II Io 2 -2 4 -4 4I1 IImaxImino 2 -2 4 -4 23 红红红红 aDkxk2 紫紫紫紫 aDkxk2)1()1( 24 紫紫红红 )1( kk25v 26 S1S2PDLP若若 n1 n133 sinsinsinsin1221nninin 2s

4、in22sin122212222 innddn 2cos22sin1cos2222 dnndPL1n1n2n1M2MdiC34E 5A1B2SD n2 n134 =k (k=1，2，) =(2k-1) /2，(k=1，2，)v innd22122sin2 2sin222122 inndv PL1n1n2n1M2MdiC34E 5A1B2SD n2 n135 , 2 , 1212, 2 , 1kkkk 2sin222122 innd36innd22122sin2 3738 1n3n2n(1)(1)39kdn22 40nm22082/112, 12 dnk kdn 2/22tnm4 .3152/1

5、42, 42 dnk nm7362/122, 22 dnk nm6 .4412/132, 32 dnk 1n3n2n411*Sa 10 - 3 a *SL L 2 *Sp L3Huygens-Fresnels principle)4 ( (缝宽缝宽) )aAB 6af sina1L sina 7*S f f a pAB0C0 00 ，8aABL sina1212/2/212129 23sin a10a /2/2BAC 2sin a11a /2/2BAC，3 , 2 , 1sin kka 3 , 2 , 1 2)12(sin kka， 0sin a ),3,2,1( k2sin ka 12 /a

6、-( /a)2( /a)-2( /a)0.0470.017 1 00.0470.017 13 /a-( /a)2( /a)-2( /a)0.0470.017 1 00.0470.01714 2)12(sin kka akak2)12(sin xx1x2x0 10 15akak2)12( Ix0 f 10 sin a时，时， 16 2)12(sin kkaxIx1x2x0 f 10 17sin tg =x/f afkakfxakakfxk2)12(2)12( faxfax 20 xIx1x2x0 f 0 18 x波长越长，条纹宽度越宽波长越长，条纹宽度越宽fax 20 021xafx19afxx

7、 021缝宽越小，条纹宽度越宽缝宽越小，条纹宽度越宽2021afxx 021afxx 0210 a x 0a 0 x22)( a /a-( /a)2( /a)-2( /a)0.047 0.017 1 00.0470.01723 /a-( /a)2( /a)-2( /a)0.047 0.017 1 00.0470.01724 25 mm4cm4 . 010040sintan111 afffxmm821 xxABLPfxaO26 mm411 afakakxxxkk ABLPfxaO27，3 , 2 , 1sin kka 3 , 2 , 1 2)12(sin kka， 0sin a ),3,2,1(

8、 k2sin ka Da 22. 161. 0sin sin ILP fdDOO28 D 22. 1 fDfaffd 44. 222. 12tan2sin ILP fdDOO29在光学成象问题中，有两种讨论方法：在光学成象问题中，有两种讨论方法：对无像差系统，由于物像共对无像差系统，由于物像共轭性，每一个物点都能成一个清晰的像点，即：轭性，每一个物点都能成一个清晰的像点，即：光束总会受到系统的有限大光束总会受到系统的有限大小的有效光阑的限制，像点应是物点的衍射花小的有效光阑的限制，像点应是物点的衍射花样。所以，样。所以，3031可以分辨可以分辨fS1S2刚可分辨刚可分辨0fS1S2不可分辨不可

9、分辨fS1S232v (Rayleigh criterion)33f 0S1S2D 22.10 fDfl 22.100340 fS1S2D 22. 10 l0n=1n=1.336 0L121 2 3536. . 37 rad102 . 23105 . 522. 122. 1440 D m1055. 0102 . 225. 0440 Sl38二维光栅衍射图样二维光栅衍射图样3940光栅光栅 dd 种类：种类：41 fOP42I00d23 d2 d2 d d23 sinId 43 ad f透镜透镜I衍射光相干叠加衍射光相干叠加 44sin 0I单单I0单单-2-112( /a)IN2I0单单048

10、-4-8sin ( /d)sin N2sin2N /sin2 04-8-48( /d) a4d , 4N4546v , 2, 1, 0sin kkd abdsin 衍射角衍射角d = a + b47, 3, 2, 1 sin kka， kadkabak , 2, 1, 0sin kkba， I缺缺2级级缺缺-2级级0d a d 3 a 2 d a d 3a 2 sinaba2 4849ACAB sin)(sin)(baba kba )sin)(sin(2, 1, 0 kACB5051 , 2, 1, 0sin kkd 52grating spectrum4 . 3105901102sin96

11、dk kd sin kkadk 22,1 k53 sinsindidCDAB kdid sinsin 6 . 110590130sin102sinsin1 . 510590130sin102sinsin9696 idkidk12ABLCP iD54v v polarized property of light1HEHE vv2OvHEEE 3E播播 4 sincosEEEEyx 5 67yxEE yxIII 8IIIyx21 部分偏振光可分解为部分偏振光可分解为、的线偏振光。的线偏振光。 9 10 x yz11021II P xAyA1213P 14. . . . 15. . . . 16.

12、. . . 17. . . .18. . . . 19. . . . 20. . . . 21. . . .22. . . .23. . . .24. . . .25. . . .26. . . .27. . . .28. . . .29303132E0 cos0/EE sin0EE 33P I0IP E0 E/=E0cos , 2 0 0EI 20cosII 0max0III ， 02I， 2 2 0 2 cos EEI34)u minmaxminmaxIIIIP35361P0 I21PP 2P3Pv0121II 20212cos2cosIII 37)2(cos223 II 202cos2II 220223sincos21sinIII 2sin81203II v 38