G.R.基尔霍夫从定态波场的亥姆霍兹方程出发,利用矢量场论中的格林公式,在
kr1近似条件下,导出了无源空间边值定解的积分形式为式中各量的意义参见图3,并指明凡
光的衍射
是隔离实际点光源与场点的任意闭合面
∑都可以作为积分面(波阵面),它不一定是等相面。上式称为菲涅耳-基尔霍夫衍射积分公式,它与由朴素的物理思想所构造的衍射积分相比较,两者的主体部分是相同的,只是前者明确地给出了倾斜因子和比例系数的具体形式。
显然,惠更斯-菲涅耳原理的提出不是为了解决光的自由传播问题,而是为了求解光通过衍射屏以后的衍射场。为此,取波阵面为包括光孔面
∑o、光屏面
∑1和无穷远处的半球面
∑2等三部分构成的闭合面。基尔霍夫进一步提出(图4):
∑0面上的光场堚0(
Q)取自由波场,
∑1面上的光场取0,无穷远面上的光场对场点的贡献为0,这称为基尔霍夫边界条件的假设。于是菲涅耳-基尔霍夫衍射公式中的积分区域就限于光孔面。基尔霍夫边界条件的假设看来是比较自然的,但它并不严格成立。光是电磁波,严格的衍射理论应是高频电磁场的矢量波理论。光屏是实物组成的,应考虑光与屏物质(导体或电介质)的相互作用,结果就扰动了光孔面上的原有光场,而且也不会使得光屏面上的光场断然为0。但是理论表明,严格的边界条件与基尔霍夫边界条件给出的场分布的显著差
光的衍射观察仪器
异,仅局限于光屏或光孔边缘邻近区域波长量级的范围内。对于光波,由于其波长往往比光孔的线度小很多,故采用基尔霍夫边界条件所产生的误差不大。但是,对于无线电波的衍射就需要用较严格的电磁理论。于是,菲涅耳-基尔霍夫衍射积分式中的积分面只遍及光场不等于零的光孔面
∑0。在光孔和接收范围满足旁轴条件下,倾斜因子,衍射积分简化为式中
r0是衍射屏中心到场点的距离,上式是计算衍射场的一个实用公式
http://baike.baidu.com/view/56145.htm
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