Wie das subjektive Laser-Speckle-Muster gebildet wird

Sehen Sie sich hier die Sprenkelmuster an .

1. Unterschiedliche Wege, die Licht nimmt, verursachen unterschiedliche Phasen an einem gegebenen Punkt A auf einem Bildschirm. (Das ist Geometrie.)
2. Wenn kein Bildgebungssystem vorhanden ist, trifft das Licht auf ein Objekt, wird vom Objekt gestreut / reflektiert und trifft auf den Bildschirm. Die Wellen interferieren und bilden je nach Rauigkeit des Objekts ein Speckle-Muster. Das ist ein objektiver Fleck.
3. Nimm ein Objektiv und bilde einen Punkt A auf das Objekt ab. A ist kein Punkt, sondern eine Fläche, definiert durch die Airy-Scheibe. Der Durchmesser der Scheibe ist proportional zum Abstand u zwischen Objekt und Linse.
4. Die im Bild auflösbare Airysche Scheibe ist proportional zum Abstand v zwischen Linse und Bild.
5. Die innerhalb von A eingefangenen Wellenfronten interferieren nicht notwendigerweise innerhalb des Bereichs A'.

Angenommen , v ist kleiner als u , dh die Airy-Scheibe A ist kleiner als A'. Die in A' interferierenden Wellenfronten müssen also aus der Umgebung von A stammen. Unterschiedliche Wellenfronten mit unterschiedlichen Phasen ergeben eine unterschiedliche Intensität. Da das resultierende Muster vom Abbildungssystem abhängt, wird es als subjektiv bezeichnet.

Außerdem hängt die Airy-Scheibe auch von der Blende (bzw. dem Objektivdurchmesser) ab, das subjektive Muster ändert sich auch beim Ändern der Blende.

Objektive und subjektive Speckle-Muster haben viel gemeinsam. In beiden Fällen erfährt eine ebene Welle eine zufällige Phasenänderung in Ebene A und wird dann in einer anderen Ebene B abgebildet. Die Ebenen A und B sind weit genug voneinander entfernt, so dass die Fourier-Optik anwendbar ist.

Das Intensitätsmuster in Ebene B ist ein Speckle-Muster. Wenn A die reflektierende Oberfläche eines Objekts ist, wird das Speckle-Muster als Objektiv bezeichnet . Wenn A die Oberfläche einer Linse (oder einer anderen Zwischenoberfläche des Abbildungssystems) ist, ist das Speckle-Muster als subjektiv bekannt .

Die mathematische Beschreibung ist in beiden Fällen gleich. Die Übertragungsfunktion in Ebene A ist eine zufällige Phasenänderung, d. h$A(\vec{x}) = e^{i \phi(\vec{x})}$, Wo$\phi(\vec{x})$variiert zufällig mit der Position$\vec{x}$im Flugzeug. Die Intensität in Ebene B ist eine Fourier-Transformation von$A(\vec{x})$.

Es ist möglich, einen komplizierteren Aufbau zu haben - eine ebene Welle wird von einer rauen Oberfläche A reflektiert, passiert dann eine raue Linse B und wird dann auf Ebene C abgebildet. In diesem Fall hätten wir sowohl objektive als auch subjektive Flecken.

Ich habe da eine andere Meinung. Ich bin sehr kurzsichtig und bemerke, dass das Sprenkelmuster um den Lichtpunkt eines billigen 650-nm-Lasers sich nicht wirklich in der Schärfe ändert, selbst wenn ich es aus vielen Metern Entfernung ohne Brille betrachte, wo ich eigentlich nicht sehen kann so detailliert.

Wenn das Muster durch Interferenz verursacht wird, muss die Interferenz in meinem Auge stattfinden. Aber ich glaube nicht, dass das passiert. Es gibt drei Arten von Zapfenzellen (die farbempfindlichen Photorezeptoren) in unseren Augen. Nur ein Typ ist für 650-nm-Licht empfindlich. So sieht die Verteilung dieser rotempfindlichen Zellen aus:

https://en.wikipedia.org/wiki/File:ConeMosaics.jpg

Da das 650-nm-Licht nur die roten Rezeptoren auslöst, denke ich, dass das, was ich wirklich sehe, die Verteilung dieser Rezeptoren ist. Um dies zu überprüfen, habe ich überprüft, ob meine Kamera das Sprenkeln erfasst. Es tut dies nicht, obwohl es andere Muster erfassen kann, die nicht aus Laserlicht stammen und genauso fein sind, weil es eine andere Methode zur Unterscheidung von Farben verwendet.