Зонные пластинки - фазовые и амплитудные

Если в экране открыть только нечётные зоны Френеля (1-ю, 3-ю,...), то векторы-амплитуды от этих зон будут сонаправлены, и в сумме дадут вектор , в раз превосходящий по модулю вектор . Такой экран называют зонной пластинкой (Рис. 6.1).

Рис. 6.1. Амплитудная зонная пластинка и синусоидальная фазовая решётка, так называемая голограмма Габора

Аналогично можно изготовить зонную пластинку, где открыты только чётные зоны Френеля. Зонная пластинка, содержащая открытых зон, создает в точке наблюдения интенсивность приблизительно в раз большую (при малом ), чем отверстие в первую зону Френеля:

(6.1)

где - число открытых зон зонной пластинки; - интенсивность создаваемая на экране, когда радиус отверстия совпадает с радиусом первой зоны Френеля.

Ещё большего эффекта можно достичь, не перекрывая чётные (или нечётные) зоны, а изменяя фазы колебаний на . Это можно осуществить с помощью прозрачной пластинки, толщина которой в местах, соответствующих чётным или нечётным зонам, от отличаются на надлежащим образом подобранную величину. Такая пластинка называется фазовой зонной пластинкой. По сравнению с перекрывающей амплитудной зонной пластинкой фазовая даёт дополнительное увеличение амплитуды в два раз, а интенсивности света - в четыре раза

Усиление интенсивности света зонной пластинкой эквивалентно фокусирующему действию линзы. Расстояния от зонной пластинки до источника и его изображения связаны таким же соотношением, как и соответствующие расстояния для линзы. Чтобы в этом убедиться, достаточно переписать формулу (4.3) в виде

(6.2)

где выражение в правой части равенства можно рассматривать как величину обратную фокусному расстоянию

, (6.3)

где , поскольку , т.к. из (4.3).

Но в отличие от линзы, зонная пластинка — система не таутохронная: колебания, приходящие в фокус F от соседних открытых зон, различаются по фазе на (разность хода ). Кроме этого фокуса (основного), зонная пластинка имеет и другие, а именно те точки , в которые колебания от соседних открытых зон приходят с разностью хода 2 , З . и т. д. Эти другие фокусы оказываются более слабыми по сравнению с основным.

Интенсивность света в главном фокусе зонной пластинки можно увеличить еще в четыре раза, если изменить на фазы вторичных волн, исходящих из всех зон Френеля с чётными (или нечётными) номерами. Тогда векторы-амплитуды от всех зон будут сонаправлены, и результирующая амплитуда возрастёт ещё вдвое. Такая пластинка была изготовлена Вудом путём травления в соответствующих зонах тонкого лакового покрытия. Ее действие вполне эквивалентно действию линзы, так как в обоих случаях вторичные волны от всех точек волновой поверхности приходят в точку F в одинаковых фазах.