§ 5. Спеклы, наблюдаемые при продольном смещении плоскости наблюдения или диффузного объекта [62]

Допустим, что некий диффузный объект, например матовое стекло освещается точечным лазерным источником (рис. 31) и мы наблюдаем спеклы в плоскости расположенной на расстоянии I от диафрагмы, которой выделяется рабочая часть поверхности матового стекла . В соответствии со сказанным в § 1 в двух параллельных плоскостях находящихся на расстоянии одна от другой, возникают две спекл-структуры, которые подобны друг другу, если только 81 удовлетворяет условию (2.2). При данной длине волны света этим условием ограничивается только угол а.

Вместо того чтобы смещать плоскость наблюдения, можно смещать в продольном направлении сам объект и наблюдать при этом за изменениями спекл-структуры в плоскости Будем считать, что матовое стекло бесконечно тонкое и совпадает с плоскостью диафрагмы Рассмотрим луч падающий на крайнюю точку диафрагмы и дифрагирующий в направлении Разность хода между лучами и есть максимальная разность хода, соответствующая данной диафрагме в отсутствие матового стекла.

Рис. 31 Изменение спекл-структуры при продольном смещении на плоскости наблюдения.

Рис. 32. Изменение спекл-структуры в плоскости при продольном смещении диффузно пропускающего объекта

Пусть расстояние от источника до диафрагмы — радиус диафрагмы. Простые вычисления дают

где разность хода в точках обусловленная наличием матового стекла. Сместим диафрагму вместе с матовым стеклом на небольшое расстояние не изменяя при этом положения источника и экрана Изменение разности хода будет равно

Это изменение пренебрежимо мало при Действительно, на рис. 33 видно, что увеличение (или уменьшение) оптического пути компенсируется уменьшением (или увеличением) оптического пути Отсюда следует, что при двух разных положениях диффузного объекта — в плоскостях, отстоящих друг от друга на расстояние [условие (2.2)], в плоскости будут наблюдаться подобные спекл-структуры. Как и в гл. 1, § 8, при заданном коэффициенте подобия в симметричном случае можно взять диафрагму больших размеров, чем при другом относительном расположении элементов схемы.

Вместо того чтобы смещать только объект по отношению к источнику и плоскости изменим теперь относительное положение элементов и плоскости так, чтобы величина А осталась прежней. Если диаметр диафрагмы ограничивающей размеры матового стекла, остается неизменным, то из формулы (2.4) следует, что расстояния должны удовлетворять соотношению

или

При двух таких положениях элементов схемы наблюдаемые спекл-структуры будут подобны с коэффициентом подобия где расстояния, которыми определяется положение плоскости удовлетворяющие соотношению (2.7).

Рис. 33. Изменение оптического пути для луча, попадающего в точку при смещении отверстия

Рис. 34. Изменение спекл-структуры в плоскости при смещении диффузно отражающего объекта А.

В случае диффузно отражающего объекта можно взять схему, показанную на рис. 34. Здесь источник и плоскость наблюдения располагаются симметрично относительно полупрозрачной пластинки, наклоненной к оси на угол 45°.