4.11.3. Апертурно ограниченные вращательно-симметричные поля
Продемонстрируем теперь использование приближения Френеля в цилиндрических координатах на конкретном примере. А именно, рассмотрим поле, которое отлично от нуля лишь на диске радиусом а, принадлежащем плоскости
и не зависит от угла
Такая вращательная симметрия означает, в частности, что для
все
и разложение (4.11.6) принимает простой вид:
Предположим теперь, что на начальной плоскости
для поля применимо представление геометрической оптики, т. е.
если
если
Объединяя формулы (4.11.5), (4.11.7) и (4.11.18), можно записать следующее выражение:
которое в приближении Френеля [см. (4.11.9)] принимает вид
Здесь
числовая апертура диска, если смотреть на него с расстояния
На больших расстояниях, когда
выражение (4.11.20) принимает более простой вид:
где
Таким образом, мы получили результирующее выражение, которое называют дифракционной формулой Фраунгофера для вращательно-симметричных полей.