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菲涅耳衍射

光波在近场区域的衍射

在光学里，菲涅耳衍射（Fresnel diffraction）指的是光波在近场区域的衍射。菲涅耳衍射积分式可以用来计算光波在近场区域的传播，因法国物理学者奥古斯丁·菲涅耳而命名，是基尔霍夫衍射公式的近似。

简介
在光学里，菲涅耳衍射（Fresnel diffraction）指的是光波在近场区域的衍射。菲涅耳衍射积分式可以用来计算光波在近场区域的传播，因法国物理学者奥古斯丁·菲涅耳而命名，是基尔霍夫衍射公式的近似。
从每一个光学系统特征的菲涅耳数，可以辨别光波传播的区域是近场还是远场。设想光波入射于任意孔径，对于这光学系统，菲涅耳数定义为
其中，是孔径的尺寸，是孔径与观察屏之间的距离，是入射波的波长。
假若，则衍射波是处于近场，可以使用菲涅耳衍射积分式来计算其物理性质。
菲涅耳衍射
假设照射光波于开有孔径的不透明挡板，则会有衍射图样出现于观察屏。根据惠更斯-菲涅耳原理，从孔径内部任意点次波源Q发射出的圆球面次波，在观察屏点P的波扰为
其中，是点P的直角坐标，是点Q的直角坐标，是波长，是积分平面（孔径），是位于点次波源Q的波扰，是从点Q到点P的位移矢量，是的数值大小，是倾斜因子，是垂直于孔径平面的法矢量与之间的夹角。
古斯塔夫·基尔霍夫给出了倾斜因子的表达式：
除了最简单的衍射案例以外，几乎不可能找到这积分式的解析解。通常，必须使用数值分析方法来解析这积分式。
原子反射镜
由于菲涅耳衍射机制，原子波入射于由物质形成的相互平行凸脊阵列，会被镜面反射。这效应可以用来实现原子反射镜。
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