Η περίθλαση είναι μια θεμελιώδης έννοια στον τομέα της οπτικής που περιγράφει πώς τα κύματα φωτός κάμπτονται και εξαπλώνονται όταν συναντούν ένα εμπόδιο ή ένα άνοιγμα. Δύο συνηθισμένοι τύποι περίθλασης είναι η περίθλαση Fresnel και Fraunhofer, καθένας με τα μοναδικά χαρακτηριστικά και τις εφαρμογές του.

Περίθλαση Fresnel

Η περίθλαση Fresnel συμβαίνει όταν τα κύματα φωτός διαδίδονται μέσω ενός ανοίγματος και η απόσταση μεταξύ του ανοίγματος και της οθόνης όπου παρατηρείται το σχέδιο περίθλασης δεν είναι μεγάλη.

Η περίθλαση Fresnel περιλαμβάνει την ενσωμάτωση δευτερευόντων κυμάτων πάνω από το άνοιγμα.
Το προκύπτον μοτίβο περίθλασης εμφανίζει παραλλαγές τόσο πλάτους όσο και φάσης, με αποτέλεσμα να δημιουργούνται περίπλοκα κρόσσια παρεμβολής.
Οι εφαρμογές της περίθλασης Fresnel περιλαμβάνουν την ανακατασκευή μετώπου κύματος, την ολογραφία και τη μικρολιθογραφία.

Περίθλαση Fraunhofer

Αντίθετα, η περίθλαση Fraunhofer συμβαίνει όταν η απόσταση μεταξύ του διαφράγματος και της οθόνης παρατήρησης είναι μεγάλη, έτσι ώστε τα κύματα φωτός να μπορούν να θεωρηθούν ως περίπου επίπεδα κύματα όταν φτάσουν στην οθόνη.

Τα πρότυπα περίθλασης Fraunhofer χαρακτηρίζονται από απλούστερες μαθηματικές περιγραφές σε σύγκριση με τα πρότυπα περίθλασης Fresnel.
Αυτός ο τύπος περίθλασης χρησιμοποιείται συνήθως στην ανάλυση οπτικών συστημάτων και στην οπτική Fourier.
Οι εφαρμογές της περίθλασης Fraunhofer περιλαμβάνουν τον χαρακτηρισμό οπτικών στοιχείων, όπως φακούς και σχάρες, και το σχεδιασμό συστημάτων απεικόνισης με βάση τη διάθλαση.

Οπτικά Fourier

Η μελέτη των φαινομένων περίθλασης είναι στενά συνυφασμένη με την οπτική Fourier, έναν κλάδο της οπτικής που χρησιμοποιεί τα μαθηματικά εργαλεία της ανάλυσης Fourier για την κατανόηση και το χειρισμό των κυμάτων φωτός.

Η οπτική Fourier παρέχει ένα ισχυρό πλαίσιο για την ανάλυση πολύπλοκων οπτικών συστημάτων, όπως φακούς, καθρέφτες και ολογραφικά στοιχεία.
Θεωρώντας το φως ως συνδυασμό στοιχείων χωρικής συχνότητας, η οπτική Fourier επιτρέπει τη σχεδίαση φίλτρων, διαμορφωτών χωρικού φωτός και συστημάτων απεικόνισης με βελτιωμένη απόδοση.
Η έννοια της χωρικής συχνότητας παίζει καθοριστικό ρόλο στην κατανόηση των μοτίβων περίθλασης και της διάδοσης του φωτός μέσω οπτικών συστημάτων.

Εφαρμογές Οπτικής Μηχανικής

Η γνώση της περίθλασης Fresnel και Fraunhofer, σε συνδυασμό με τις αρχές της οπτικής Fourier, βρίσκει εκτεταμένες εφαρμογές στην οπτική μηχανική.

Οι οπτικοί μηχανικοί αξιοποιούν τεχνικές που βασίζονται σε περίθλαση για να σχεδιάσουν συστήματα απεικόνισης υψηλής ανάλυσης, όργανα οπτικής μετρολογίας και προηγμένες διαδικασίες λιθογραφίας.
Οι εξελίξεις στους υπολογιστικούς αλγόριθμους και τις αριθμητικές προσομοιώσεις έχουν επεκτείνει περαιτέρω τις δυνατότητες της οπτικής μηχανικής, επιτρέποντας την ακριβή μοντελοποίηση και βελτιστοποίηση πολύπλοκων οπτικών συστημάτων.
Η ενσωμάτωση περιθλατικών οπτικών στοιχείων και διαμορφωτών χωρικού φωτός στα οπτικά συστήματα έχει φέρει επανάσταση στον τρόπο με τον οποίο χειριζόμαστε το φως για διάφορες εφαρμογές, συμπεριλαμβανομένης της διαμόρφωσης δέσμης, του συστήματος διεύθυνσης δέσμης και της κρυπτογράφησης δεδομένων.

Αναφορά: περίθλαση fresnel και fraunhofer