什么時(shí)候用極限衍射公式,什么時(shí)候不能用衍射極限公式
- 教育綜合
- 2024-06-23 07:57:25
物理學(xué)中的衍射極限之怎樣的? [
衍射極限是指一個(gè)理想點(diǎn)物經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)成像,由于衍射的限制,不可能得到理想像點(diǎn),而是得到一個(gè)夫朗和費(fèi)衍射像。因?yàn)橐话愎鈱W(xué)系統(tǒng)的口徑都是圓形,夫朗和費(fèi)衍射像就是所謂的艾里斑。這樣每個(gè)物點(diǎn)的像就是一個(gè)彌散斑,兩個(gè)彌散斑靠近后就不好區(qū)分,這樣就限制了系統(tǒng)的分辨率,這個(gè)斑越大,分辨率越低。這個(gè)限制是物理光學(xué)的限制,是光的衍射造成的。 點(diǎn)列圖是指在幾何光學(xué)的成像過程中,由一點(diǎn)發(fā)出的許多條光線經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)成像后,由于像差的存在,使其與像面的交點(diǎn)不再集中于一點(diǎn),而是形成一個(gè)分布在一定范圍內(nèi)的彌散圖形。在點(diǎn)列圖中利用這些點(diǎn)的密集程度來(lái)衡量光學(xué)系統(tǒng)的成像質(zhì)量的方法稱之為點(diǎn)列圖法。利用點(diǎn)列圖法來(lái)評(píng)價(jià)照相物鏡等的成像質(zhì)量有哪位大神知道衍射極限(diffraction limit)的公式推導(dǎo)
衍射極限公式是sinθ=1.22λ/D。其中θ是角分辨率,λ是波長(zhǎng),D是光圈直徑。當(dāng)θ很小時(shí),sinθ約等于tagθ,約等于d/f,其中d是最小分辨尺寸,f是焦距。 推導(dǎo)出d/f=1.22λ/D, 推導(dǎo)出f/D=d/1.22λ。f/D就是焦距:光圈直徑,這是啥?光圈f/值??! A=d/(1.22λ)。A是光圈f/值。當(dāng)d等于成像元件像素點(diǎn)尺寸p時(shí),A就是衍射極限光圈。 DLA=p/(1.22λ),也就是:衍射極限光圈=像素尺寸/(1.22x光波波長(zhǎng))衍射極限光圈是什么
光的衍射(Diffraction)指光在傳播路徑中,遇到障礙物或小孔(狹縫)時(shí),偏離直線繞過障礙物繼續(xù)傳播的現(xiàn)象。光經(jīng)過圓形口徑后成像,并不會(huì)匯聚成絕對(duì)的點(diǎn),而是形成明暗相間,距離不等的同心圓光斑,其中中央斑最大,集中了84%的能量,可以看作衍射擴(kuò)散的主要部分,被稱為Airy Disc(愛里斑)。 衍射極限(Diffraction Limit)是指不考慮光學(xué)系統(tǒng)幾何像差,一個(gè)完美光學(xué)系統(tǒng)的分辨率僅受衍射(光波波長(zhǎng))限制的情況。簡(jiǎn)單來(lái)說,在光圈收小時(shí),Airy Disc的角距離越來(lái)越小,但達(dá)到某個(gè)極限之后,這個(gè)角距離不小反而增大。 Rayleigh判據(jù):如果兩個(gè)相鄰點(diǎn)形成的Airy Disc的角如何通俗地理解光學(xué)衍射極限?
簡(jiǎn)單來(lái)講,按照幾何光學(xué)的理論,一束理想的平行光波或球面波經(jīng)過一個(gè)理想透鏡后應(yīng)該聚焦到一個(gè)無(wú)限小的點(diǎn),而實(shí)際上由于衍射效應(yīng)的存在,這個(gè)焦點(diǎn)不是無(wú)限小的,而是有一定直徑的,這個(gè)直徑跟波長(zhǎng)、焦距和平行光光束直徑有關(guān),這就是衍射極限的結(jié)果。
衍射極限是指一個(gè)理想物點(diǎn)經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)成像,由于衍射的限制,不可能得到理想像點(diǎn),而是得到一個(gè)夫朗和費(fèi)衍射像。
點(diǎn)列圖是指在幾何光學(xué)的成像過程中,由一點(diǎn)發(fā)出的許多條光線經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)成像后,由于像差的存在,使其與像面的交點(diǎn)不再集中于一點(diǎn),而是形成一個(gè)分布在一定范圍內(nèi)的彌散圖形。在點(diǎn)列圖中利用這些點(diǎn)的密集程度來(lái)衡量光學(xué)系統(tǒng)的成像質(zhì)量的方法稱之為點(diǎn)列圖法。
利用點(diǎn)列圖法來(lái)評(píng)價(jià)照相物鏡等的成像質(zhì)量時(shí),通常是利用集中30%以上的點(diǎn)或光線所構(gòu)成的圖形區(qū)域作為其實(shí)際有效彌散斑,彌散斑直徑的倒數(shù)為系統(tǒng)的分辨率。這個(gè)分辨率是由幾何光學(xué)的像差限制的,沒有考慮衍射效應(yīng)。
布拉格方程的衍射極限條件
掠射角θ的極限范圍為0°~90°,但過大或過小都會(huì)造成衍射的探測(cè)困難。
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