清华大学：《大学物理》第二册课程PPT教学课件（热学）波动光学应用举例

§6波动光学应用举例 相控阵列雷达 二全息术 三光信息处理 四非线性光学

1 §6 波动光学应用举例 一 .相控阵列雷达 二.全息术 三.光信息处理 四.非线性光学

相控阵雷达 1光线斜入射时的 光栅 观察屏 光栅方程 d sin i d (sin 0-sin i)=mn d sin e m确定时调节则可以获得更高级次的 相应改变 条纹(分辨率高)

2 一 .相控阵雷达 1.光线斜入射时的 光栅方程 λ d sin 光栅 观察屏 L o p f  i d sin i d(sin  −sin i) = m m确定时 调节I 则 相应改变 可以获得更高级次的 条纹（分辨率高）

例如令m=0则 d.sn=d·sini 相邻入射光的相位差 d sin i d sin e △ 2兀 2兀 q Sn6=-△ 2 d 改变△p即可改变0级衍射光的方向

3 d sin = d sin i 2π sin 2π sin Δ    =  =     d i d    Δ 2π sin =  d 改变 即可改变 0 级衍射光的方向 相邻入射光的相位差 例如 令 m = 0 则

2.相控阵雷达 一维阵列的相控阵雷达 靶目标 移 相 微波源 器 辐射单元 (1)扫描方式·相位控制扫描·频率控制扫描 (2)回波接收通过同样的天线阵列接收

4 2. 相控阵雷达 微波源 移 相 器 辐射单元 d  n  靶目标 一维阵列的相控阵雷达 (1)扫描方式 • 相位控制扫描 • 频率控制扫描 (2)回波接收 通过同样的天线阵列接收

3相控阵雷达的优点 °无机械惯性可高速扫描 一次全程扫描仅需几微秒 由计算机控制可形成多种浪束 能同时搜索、跟踪多个目标 不转动天线孔径可做得很大 辐射功率强、作用距离远、分辨率高 ●● 相控阵雷达除军事应用外,还可民用: 如地形测绘、气象监测、导航 测速(反射波的多普勒频移) ●●

5 •无机械惯性 可高速扫描 一次全程扫描仅需几微秒 •由计算机控制可形成多种波束 能同时搜索、跟踪多个目标 •不转动 天线孔径可做得很大 辐射功率强、作用距离远、分辨率高… 3.相控阵雷达的优点 如地形测绘、 气象监测、 导航、 测速（反射波的多普勒频移） 相控阵雷达除军事应用外，还可民用：

设在澳大利亚 Sydney大学的一维射电望远镜阵列 (N=32,0=2lcm,a=2m,阵列长213m)6

6 设在澳大利亚Sydney大学的一维射电望远镜阵列 （N=32，=21cm，a = 2m，阵列长213m）

设在美国鳕角( Cape cod)的相控阵雷达照片 阵列宽31m,有1792个辐射单元。 能探测到5500公里范围内的10m2大小的物体 用于搜索洲际导弹和跟踪人造卫星

7 阵列宽31m，有1792个辐射单元。 能探测到5500公里范围内的10m2大小的物体。 用于搜索洲际导弹和跟踪人造卫星。 设在美国鳕角（Cape cod）的相控阵雷达照片

二全息照相 D Gabor1948年提出激光出现后很快发展 1971年获诺贝尔物理学奖 1特点 普通照相全息照相 记录内容振幅频率振幅频率相位(全部信息) 理论 几何光学 波动光学(相千光源) 再现图像平面 立体 演示全 息照像

8 二.全息照相 D.Gabor 1948年提出 激光出现后很快发展 1971年获诺贝尔物理学奖 1.特点 普通照相 全息照相 记录内容 振幅频率 振幅频率相位(全部信息) 理论 几何光学 波动光学(相干光源) 再现图像 平面 立体 演示全 息照像

2.拍摄 参考光 送 底片 激光器 物光 参考光在底片上各点振幅相同 相位也相同 物光则不同

9 2. 拍摄 激光器 物光 参考光 底 片 参考光在底片上各点振幅相同 相位也相同 物光则不同

分析一个点的物光 产生环状干涉条纹 干涉极大处为暗环制成正片后为亮环 全息照片为无数套环状条纹的叠加 0+3 r+2元 r+元

10 产生环状干涉条纹 干涉极大处为暗环 制成正片后为亮环 全息照片为无数套环状条纹的叠加 r0 r0+2 r0+3 分析一个点的物光 r0+