§ 4. Изображение большого числа монохроматических точечных источников, расположенных хаотически
Допустим, что в схеме, представленной на рис. 7, в экране
имеется много одинаковых малых отверстий
расположенных хаотически (рис. 10).
Рис. 10. Экран
с большим числом хаотически расположенных малых отверстий и его изображение, создаваемое объективом О.
Предположим сначала, что отверстия
освещаются только элементом
поверхности источника
с центром в точке М. Малые отверстия
на которых дифрагирует падающий свет, играют роль когерентных источников света. Каждому из них в плоскости изображения соответствует дифракционная картина с распределением амплитуды, показанным на рис. 2. Все дифракционные картины, создаваемые источниками
одинаковы, и, чтобы определить вид дифракционной картины в плоскости
нужно суммировать их амплитуды с учетом фаз. В результате суперпозиции дифракционных картин возникает очень сложная система отдельных пятен, размер наименьших из которых примерно равен диаметру дифракционного пятна, формируемого объективом О при его освещении точечным источником света [формула (1.3)]. Это и есть спекл-структура.
На рис. 11 показана суперпозиция одиннадцати дифракционных картин, центры которых распределены по прямой случайным образом. На рис. 11, а представлены кривые распределения амплитуды в отдельных дифракционных картинах, причем для каждой указана разность фаз
градусах). На рис. 11,б показано соответствующее распределение интенсивности.
Увеличим размеры участка
освещающего отверстия
Источники
станут частично когерентными, и контраст спеклов уменьшится.
Рис. 11. а — кривые распределения амплитуды дифрагированных волн разными фазами;
— суммарное распределение интенсивности
Если отверстия
осветить протяженным источником
то контраст спеклов станет равным нулю и они исчезнут. В последнем случае источники являются некогерентными, и, если они расположены в экране
достаточно часто, плоскость
будет освещена равномерно.
Используя понятие дельта-функции, говорят, что спеклы представляют собой результат свертки амплитуды дифракционной картины, формируемой объективом О, со всеми дельта-функциями, соответствующими геометрическим изображениям
источников
Если же источники некогерентны, то берется такая же свертка интенсивности дифракционной картины.