Дифракция и фокусировка электромагнитных волн. Молотков Н.Я - 16 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

2
)1(
λ
=− nd
. (30)
Результирующее колебание, приходящее от всех зон фазовой зонной пластинки равно:
54321p
3
EEEEEE ++++=
.
Рис. 17 Рис. 18
Рис. 19 Рис. 20 Рис. 21
Легко видеть, что
23
pp
EE > . Векторная диаграмма сложения колебаний, даваемых фазовой зонной
пластинкой, будет аналогична рис. 14.
Опыт показывает, что интенсивность волны, приходящей от фазовой зонной пластинки, больше,
чем в случае амплитудной зонной пластинки.
Рассмотрим действие ступенчатой фазовой зонной пластинки (рис. 19) для радиоволн, в которой
центральная зона открыта, вторая зона покрыта искусственной средой толщиной d, удовлетворяющей
условию (30), третья зона покрыта металлоленточной структурой толщиной 2d, четвертая имеет толщи-
ну 3d и т.д. Часто считают, что ступенчатая фазовая зонная пластинка обеспечивает еще больше увели-
чение амплитуды принимаемых волн, так как она имеет форму близкую к линзе, однако, ее действие
такое же, как и у фазовой зонной пластинки (рис. 18), что подтверждается опытом. Объясняется это тем,
что в ступенчатой фазовой зонной пластинке фазы четных зон изменяются слоем диэлектрика на нечет-
ное число π, а фазы нечетных зон изменяются на четное число π. Следовательно, фазовые соотношения
вторичных волн в фазовой зонной пластинке и ступенчатой фазовой зонной пластинке одинаковы.
Еще большее увеличение амплитуды принимаемой волны можно получить, если от ступенчатой
фазовой зонной пластинки перейти к непрерывному изменению ее толщины, т.е. к собирающей линзе.
Металлоленточная собирающая линза с эквивалентным показателем преломления n < 1 для сантиметро-
вых электромагнитных волн показана на рис. 20. Действие этой линзы сводится к тому, что все вторич-
ные волны приходят в точку наблюдения, которая является фокусом, в одинаковой фазе. Другими сло-
вами, все оптические пути вторичных волн одинаковы. Лучи, собираемые в фокусе, являются тауто-
хронными, то есть время распространения для них одинаково.
Можно показать, что фокусирующее действие линзы не зависит от ее толщины. Из линзы можно
удалить кольцевые слои, которые изменяют фазы вторичных волн на четное число π, т.е. на 2π, 4π,…
толщина удаленных слоев должна удовлетворять условию: d(1 – n) = λ; d(1 – n) = 2λ и т.д. Линза, в ко-
торой удалены подобные слои, называется зонированной (рис. 21). Фокусирующее действие зонирован-
ной и обычной толстой линз с одинаковыми фокусными расстояниям одинаковы.
8 Углубление метода зон Френеля

Страницы