Talbot效应理论及应用研究综述(2)
时间:2018-10-10 20:15 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
总的来说，Talbot效应在现代光学的研究发展占一席之地，其应用技术也十分广泛且重要。光学研究领域绝对不可缺少Talbot效应的研究，进而可以说，若想研究Talbot效应，必先深化解读它的经典理论：人们最初的通过波动性的衍射理论对Talbot效应的推导过程，知道它是怎么来的，找到它的发生条件。在此之上，才有意义去研究其他方式来解释Talbot效应，才有意义去开发更多的基于Talbot效应的应用领域，使其为科技发展做出贡献。 1.2 Talbot效应的研究概述 在理论研究方面，必须要先提的是衍射理论解释Talbot效应，这是历史上学者们最初的方式来解释Talbot效应，主要是从衍射理论出发，基于菲涅尔-基尔霍夫衍射公式进行推导，由此获得了Talbot成像条件[2]。可以说这种解释方式在现代已经被大多教科书所采用，是最经典的方式。除此之外，现代学者更多的是通过干涉理论出发，重点研究了光栅自成像现象，这种解释方式更多的是结合着实验，通过实验可以获得和衍射理论相同的结论[3-4]。除了这种波动性的角度出发，还有人从一种全新的角度：由于光的波粒二象性被证实和接受以来，学者试图从光子学角度来对Talbot效应进行解释。这种方法结合了光的粒子性，研究了Talbot自成像的过程。可以说能到达认识到Talbot效应的本质的目的，而且是一种有别与常规的方法[5]。 在应用现状方面，最重要的两方面应用是长焦距测量[6-8]和激光光束准直检测方面[9-10]。可以说这两个方面的发展已经相当成熟了，本文也将主要介绍这两方面的应用情况，具体内容详见第4章的Talbot效应应用研究综述。除此之外，本文还介绍了Talbot干涉仪-采用莫尔法测量相位物体；还有基于Talbot效应的电光调制位相阵列器-一种实验中常用的光学分束器。还有光学晶格，由于拥有的文献较少，所以只做了简单介绍。 1.3 本文的主要工作 笔者在检索大量关于Talbot效应的文献后，通过筛选和阅读后，将主要的Talbot效应的研究理论和方法用阐述和总结的方式撰写在论文的第一大部分；将主要的Talbot效应的应用情况分为光的准直性测试、透镜焦距的精确测量这两个主要应用以及一些其他方面的应用如相位物体检测等部分撰写在论文的第二大部分，其后包括写出笔者的总结和对Talbot效应发展的评价。笔者认为检索和阅读文献是撰写文献综述最重要的提前工作，一篇综述的质量如何，很大程度取决于此。而且，文章应对Talbot效应研究领域的研究现状与新动态及发展前景等做综合整理、分析以及评价，并给出自己的见解。写作方法也是一种不同于普通论文的文体形式的方法。 该论文最后应可以很好的总结前人的工作内容以及当今学者对Talbot效应的研究现状；详细介绍出其应用的主要方面，简单介绍其次要方面的应用，和两者的总结与进展。基于以上两点对Talbot效应的理论和应用做出正确的总结。 2 Talbot效应的基本理论和历史发展 2.1 Talbot效应的概念 1836年法国物理学家H.F.Talbot在做光栅衍射实验时发现了这样一个现象：他用一束单色平面光（波长为 ）照射一个周期为d的Ronchi光栅时，Talbot观察到在光栅的后面间隔为 （m为正整数）的位置出现了光栅本身的像。他通过之后的研究使他把这种现象称为衍射自成像效应。后来学者为了纪念这位杰出的物理学家，才将该效应命名为Talbot效应[11]。 实际上，通过改变不同的参数，比如将单色改为多色，或是将平面波改为球面波，亦或是改变光栅自身[12]，Talbot效应也会随之发生不同的变化。这些都是自该效应初次报导以来，各国学者和研究人员对Talbot效应的研究和应用工作的一小部分的研究内容的成果。当时人们把这种周期性结构物体在其后出现周期性物体像的现象称为Talbot效应。我认为，Talbot效应发展至今，不妨用一句简单的高度概括和归纳的话来解释它的内容：Talbot效应就是单色平面波或球面波照明透明周期性振幅物体后，周期性物体自成像的一种特殊现象。 (责任编辑：qin) |