تأثير التشتت للجسيمات المنتشرة ومبدأ الانتشار لمصفوفة العدسة الأسطوانية

يوضِّح الشكل 2-2 (أ م م) تأثير التشتت للضوء المتوازي الذي يمر عبر جسيمات سيليكون بأقطار 2 ميكرومتر و3 ميكرومتر على التوالي.
تعكس الصورة مباشرةً انتشار جسيمات الانتشار في غشاء انتشار الضوء. يمر شعاع من الضوء المتوازي عبر الجسيمات المجهرية من اليسار إلى اليمين، وينكسر الضوء الساقط عند واجهة الجسيمات المجهرية المنتشرة بسبب الاختلاف في معامل الانكسار. تشبه البنية الكروية للجسيمات المنتشرة بنية العدسات المحدبة. عندما يمر الضوء من خلال هذه الجسيمات، يتم تركيزه ثم يتشتت بزاوية خروج معينة لتعزيز سطوع الضوء الصادر.

مع زيادة حجم الجسيمات، تزداد شدة الضوء المتناثر تدريجيًا، وتتركز بشكل أساسي في الاتجاه الأمامي، ويصبح عدم تناسق نمط التشتت أكثر وضوحًا. توجد درجة معينة من التشتت العكسي في عملية الانتشار، وتتناقص مع زيادة حجم الجسيمات. سيؤثر التشتت العكسي على نفاذية الضوء الساقط، وهو أحد أسباب فقدان الطاقة.

مبدأ انتشار مصفوفة العدسة الأسطوانية

يوضح الشكل 2-3 الشكل الجانبي لوحدة العدسة الأسطوانية . F و F' هما البؤرة الأولى والبؤرة الثانية لوحدة العدسة الأسطوانية على الترتيب، والبُعدان البؤريان هما "و" على التوالي. H و H' هما النقطة الرئيسية الأولى والنقطة الرئيسية الثانية على الترتيب، وتقع النقطة الرئيسية الثانية H' عند نقطة الأصل الإحداثي O، وموضع النقاط الرئيسية هو xH و xH' على الترتيب. يقع النظام في الوسط نفسه. وفقًا لمبدأ البصريات الهندسية، يمكن الحصول على ما يلي:

ينكسر الضوء الموازي للمحور البصري المنبعث من أي نقطة من ارتفاع المحور البصري h بواسطة العدسة ويمر عبر البؤرة Haugh بزاوية α مع المحور البصري. يكون الضوء المنبعث من هذه النقطة موازيًا لبعضه البعض. من العلاقات الهندسية في التمثيل البياني:

تُعبِّر المعادلة عن معادلة حساب زاوية الضوء الساقط المتوازي الذي يمر عبر العدسة الأسطوانية، وهو ما يوضِّح أن العدسة الأسطوانية لها تأثير الانتشار الاتجاهي على الضوء. مصفوفة عدسة أسطوانية تتكون من عدسات أسطوانية ذات مسافات متساوية. تُستخدم لتركيز وتجانس ضوء الليزر أو الضوء المضاء في اتجاه أحادي البعد.

يوضح الشكل 2-4 مخططًا تخطيطيًا للضوء الذي يمر عبر عدسة أسطوانية/مصفوفة عدسات ميكروية. بعد مرور الضوء الصادر من مصدر الضوء عبر العدسة الأسطوانية/مصفوفة العدسات الدقيقة الأسطوانية، يمكن تقسيم اتجاه انتشار الضوء تقريبًا إلى ثلاثة أنواع. النوع الأول من الضوء هو أن يكون الضوء الساقط قريبًا من المحور البصري، ويمكن للضوء الصادر أن يمر مباشرة عبر العدسة (كما هو موضح في الشكل الأول)؛ النوع الثاني من الضوء هو أن تكون الزاوية بين الضوء الساقط والمحور البصري أقل من 70 درجة. تنشر العدسة الأسطوانية/مصفوفة العدسات المجهرية الضوء بفعالية (مثل الشعاع الثاني في الشكل)؛ النوع الثالث هو أن تكون الزاوية بين النوع الثالث من الضوء الساقط والمحور البصري أكبر من 70 درجة ويعاد استخدامه بعد أن تنعكس العدسة (مثل الشعاع الثالث في الشكل). تقوم مصفوفة العمود/مصفوفة العدسات الدقيقة بنشر الضوء المتوازي في اتجاهات مختلفة، ولأنه يمكن إعادة استخدام وظيفة الضوء الساقط، فإنها تحقق تأثير التفتيح.