Учебная работа № /3542. «Контрольная Физика. (Задачи 230, 250, 260, 280, 307, 327)

Выдержка из похожей работы

3,3 Особенности применения мезооптических систем к анализу рассеянного излучения

Обычный гауссов пучок превращают в бесселев при помощи так называемого аксикона — конической линзы, которая фокусирует параллельный пучок лучей не в точку, а в отрезок прямой линии на оптической оси, Проекция световых пучков на экране выглядит как яркое пятно, окруженное системой концентрических колец, Среди оптических систем с кольцевым импульсным откликом наиболее эффективными в энергетическом смысле являются оптические системы с импульсным откликом в виде максимально узкого светового кольца, Наиболее известной изображающей оптической системой с узким кольцевым импульсным откликом является система с аксиконом — стеклянным конусом, который освещается со стороны основания, а оптическая ось проходит вдоль высоты конуса, Аксикон, как правило, используется в оптике для создания узкого «бездифракционного» лазерного пучка или совместно с линзой для формирования узкого кольцевого распределения интенсивности света, Раздел оптики, в котором используются изображающие оптические системы с кольцевым импульсным откликом, Сороко Л,М, предложил называть мезооптикой, Изображающая система называется мезооптической, если в приближении геометрической оптики отдельная точка предметного пространства преобразуется мезооптической системой в отрезок прямой линии, линии, в окружность или в более сложную фигуру в пространстве изображений, Это — необратимое или гомоморфное преобразование, в результате которого происходит мультиплицирование каждой точки предметного пространства, Типичный пример мезооптической изображающей системы — кольцевой аксикон с коническими поверхностями (рисунок 6),

Рисунок 6 — Схема получения мультиплицированных изображений точки, лежащей на оптической оси, при помощи кольцевого конического аксикона Ак, Среднее фокусное расстояние аксикона зависит от угла в
Точка, лежащая на оптической оси аксикона в предметном пространстве, преобразуется в отрезок прямой линии, длина которого L, в приближении геометрической оптики конечная может быть сделана произвольно большой, Дифракция света в мезооптических системах приводит к тому, что каждый элемент мультиплицированного изображения точки превращается в сигару точно так же, как и в традиционной оптической изображающей системе, Отличие от последней состоит в том, что в мезооптике достаточно учитывать только поперечное размытие Vх и Vу:
(32)
а продольный равен
(33)
где А, — длина волны света,
г — радиус апертуры собирающейлинзы,
а ~ -угловая апертура линзы,
f — фокусное расстояние линзы,
Поперечные и продольные размера сигарообразной фигуры связаны фундаментальным соотношением физической оптики;
(34)
Длина сигары Vz в мезооптике оказывается, как правило, значительно меньше длины отрезка мультиплицированного изображения точки 1, Поэтому продольным эффектом дифракции света в мезооптике можно пренебречь, Чтобы получить простейшую мезооптическую систему, добавим конус к плосковыпуклой линзе (рисунок 7),Линза превратится в аксикон, одна из наружных поверхностей которого является конической, а вторая -сферической,
Рисунок 7 — Схема превращения плосковыпуклой линзы в мезооптическую систему путем добавления конуса, соосного с линзой, Получившаяся мезооптическая система создаёт продольное мультиплицированное изображение точки
На рисунке 7 приведена другая схема превращения оптической системы в мезооптическую, Из плосковыпуклой линзы удалена конусная часть, Получившаяся таким образом мезооптическая система мультиплицирует каждую точку, лежащую на оптической оси в предметном пространстве, в окружность, которая лежит в плоскости, перпендикулярной оптической оси, а центр окружности находится на оптической оси,

Рисунок 8 — Схема превращения плосковыпуклой линзы в мезооптическую систему путём удаления из линзы конуса, Получившаяся мезооптическая система создаёт поперечное мультиплицирование изображения точки
Повышенный интерес к мезооптическим системам обусловлен возможностями получения так называемых бездифракционных (или бесселевых) световых пучков, Однако на этом сфера их применения не ограничивается, В области неразрушающего контроля состояния технологических поверхностей при наличии анизотропии светорассеяния возникает необходимость проведения операции азимутального интегрирования рассеянного излучения, которая также может быть решена путем применения аксиально-симметричных оптических элементов с конической либо тороидальной преломляющей поверхностью, В настоящей работе проведено экспериментальное исследования применения аксикона для регистрации распределения интенсивности рассеянного светового поля по широтному углу с одновременным интегрированием по азимутальному,
На рисунке 9, представлена схема экспериментальной установки»