Gaußsche Strahlform

Ein Gaußscher Strahl hat eine Breite, die sich aufgrund der Beugung mit der Entfernung ändert , was ein Effekt ist, der bei jedem Wellenphänomen auftritt. Es hat eine ziemlich ähnliche Beschreibung wie die Heisenberg-Unschärferelation in QM, wenn Sie damit vertraut sind. Nämlich als die Position in der$x$Und$y$Richtungen (mit der optischen Achse in die$z$Richtung) wird sehr gut definiert, die räumlichen Frequenzen (im Grunde dasselbe wie Impuls) in der$x$Und$y$Richtungen werden sehr schlecht definiert. Das bedeutet, je enger Sie einen Strahl fokussieren, desto stärker breitet er sich aus. Wenn Sie also versuchen, einen Gaußschen Strahl auf einen Punkt zu konvergieren, konkurriert die Beugung mit Ihnen und Sie haben eine kleinste Punktgröße ungleich Null.

Es hat nichts damit zu tun, wie Sie den Strahl schmaler machen (z. B. Linsen), sondern ist nur eine Folge der Wellenoptik. Wenn Sie die Mathematik dahinter sehen möchten, werfen Sie einen Blick auf die paraxiale Wellengleichung , die Wellen beschreibt, die sich hauptsächlich in eine Richtung ausbreiten, wie z. B. ein Gaußscher Strahl in der$z$Richtung. Sie werden feststellen, dass es keine Lösungen für diese Gleichung mit einer Strahlbreite von Null gibt, außer der trivialen Lösung, bei der die Amplitude überall Null ist.