Основы оптики

Вернуться наверх





Учебное пособие по курсу "Основы оптики"

1.4. Регистрируемые (наблюдаемые) характеристики поля

1.4.1. Интенсивность поля

Интенсивность поля равна квадрату модуля комплексной амплитуды:

1.4.2. Наблюдаемые величины при сложении полей

При сложении двух полей (с фазой ) и (с фазой ), суммарная интенсивность записывается в виде уравнения интерферограммы:

где

– разность фаз поля.

Явление, возникающее при сложении двух полей, называется интерференцией, а интерферограмма – это картина, наблюдаемая при интерференции.

Сложение когерентных полей

Когерентные поля – это поля, для которых разность фаз (эйконалов) остается постоянной за время инерции приемника.

В этом случае суммарная интенсивность определяется уравнением интерферограммы, а картина распределения интенсивности представляет собой чередование темных и светлых полос, конфигурация которых зависит от изменения разности фаз .

Референтное (эталонное) поля имеет известную картину фаз, при сравнении с ним выявляются параметры другого поля (интенсивность и фаза). Регистрируемая картина взаимодействия двух полей, одно из которых референтное, называется голограммой. Голограмма – это запись полной информации о поле, то есть его комплексной амплитуды.

Сложение некогерентных полей

Если разность фаз полей меняется случайным образом много раз за время регистрации, то поля являются некогерентными. Выражение для сложения двух некогерентных полей:

1.4.3. Квазимонохроматическое и полихроматическое поле

Полихроматическое поле можно считать суммой (суперпозицией) монохроматических составляющих, а интенсивность такого суммарного поля вычислять следующим образом:

где – распределение интенсивности монохроматической составляющей по длинам волн, – весовая спектральная функция (например спектральная чувствительность приемника), и – реальные границы диапазона излучения.

Квазимонохроматическое поле – поле у которого разность между и мала по сравнению с их значениями.

1.4.4. Простейшие монохроматические волны

Волновой фронт – это поверхность в пространстве, на которой эйконал (или фаза) поля имеет одинаковые значения:

Направление распространения света перпендикулярно волновым фронтам, и может описываться следующими векторами:

– единичный вектор направления (орт), ;
– волновой вектор, , где – волновое число;
– оптический лучевой вектор – вектор направляющих косинусов луча, который показывает направление распространения волнового фронта. Длина оптического лучевого вектора равна показателю преломления среды:
, где , , – направляющие косинусы.