§ 9. Спекл-структура, наблюдаемая в изображении диффузного объекта при изменении длины волны света [168, 217]
Вернемся к схеме рис. 16. Диффузный объект
например матовое стекло, освещают лазером и наблюдают спеклы в его изображении, которое получают в плоскости
при помощи объектива О.
Рис. 21. Изменение спекл-структуры в плоскости
при изменении длины световой волны.
Сначала мы наблюдаем спеклы в свете с длиной волны
, а затем, не меняя положения элементов схемы, — в свете с длиной волны
Будем считать, что хроматизмом объектива О можно пренебречь. Спеклы в свете с длиной волны X представляют собой сумму по амплитуде дифракционных картин от разных точек матового стекла. Разумеется, такая сумма берется с учетом изменений фаз, обусловленных вариациями толщины матового стекла. То же самое можно сказать о спеклах, наблюдаемых в свете с длиной волны
Рассмотрим две произвольные точки
на поверхности матового стекла (рис. 21). В плоскости изображений им соответствуют две дифракционные картины, центрами которых являются геометрические изображения
точек
Предположим, что наблюдение ведется в свете с длиной волны X, и рассмотрим дифракционную картину, обусловленную волнами, исходящими только из точек
Полная амплитуда света в какой-либо точке
плоскости
равна сумме амплитуд дифракционных картин, соответствующих выбранным точкам. Эти амплитуды выражаются комплексными числами, так как необходимо учитывать разность фаз, обусловленную различием толщины матового стекла в точках
Если
показатель преломления, а
разность толщин матового стекла в точках
то разность хода в точке
будет
и разность фаз
Параметр
есть характеристика структуры поверхности диффузного объекта, в данном случае матового стекла. Для света с длиной волны разность фаз можно записать как
если только величина
достаточно мала, чтобы можно было считать параметр
постоянным. Изменение разности фаз
соответствующее изменению длины волны света, будет равно
Две спекл-структуры, наблюдаемые в свете разных длин волн, практически совпадают, если выполняется условие
где До — некоторое среднее для рассматриваемого матового стекла значение. Если условие (1.18) не выполняется, то нарушение корреляции будет зависеть от параметра
т. е. от структуры поверхности матового стекла.