Зональная пластина
Зональная пластина — это устройство, используемое для фокусировки света или других объектов, обладающих волновым характером. [1] В отличие от линз или изогнутых зеркал , зональные пластины используют дифракцию вместо преломления или отражения . Основываясь на анализе французского физика Огюстена-Жана Френеля , их иногда называют зонными пластинами Френеля в его честь. Фокусирующая способность зонной пластины является продолжением явления пятна Араго, вызванного дифракцией от непрозрачного диска. [2]
Зонная пластина состоит из набора концентрических колец, известных как зоны Френеля , которые чередуются между непрозрачностью и прозрачностью . Свет, попадающий на зональную пластину, дифрагирует вокруг непрозрачных зон. Зоны могут быть разнесены так, чтобы дифрагированный свет конструктивно интерферировал в нужном фокусе, создавая там изображение .
Для получения конструктивной интерференции в фокусе зоны должны переключаться с непрозрачных на прозрачные на радиусах, где [3]
где n — целое число , λ — длина волны света, который должна фокусировать зонная пластина, а f — расстояние от центра зонной пластины до фокуса. Когда зонная пластинка мала по сравнению с фокусным расстоянием, это можно аппроксимировать как
Для пластин со многими зонами можно рассчитать расстояние до фокуса, если известны только радиус самой внешней зоны r N и ее ширина Δ r N :
В пределе длинного фокусного расстояния площадь каждой зоны одинакова, потому что ширина зон должна уменьшаться по мере удаления от центра. Максимально возможное разрешение зонной пластины зависит от наименьшей ширины зоны,
