Question

空心激光束是一種在傳播方向上中心光強(qiáng)為零的圓筒形光束。由于這一特征，它可以把某些微小粒子約束在激光束的中心部位，作為激光導(dǎo)管，激光鑷子、光學(xué)扳手等，實(shí)現(xiàn)對(duì)納米粒子、生物細(xì)胞等微小粒子的精確操控�？招募す饧夹g(shù)目前在生物學(xué)、激光加工、原子冷卻等方面得到了廣泛的應(yīng)用，正逐漸成為一門新興的學(xué)科分支。

產(chǎn)生空心激光束的基本做法是利用光學(xué)系統(tǒng)將一束實(shí)心的圓柱形激光轉(zhuǎn)換成為一束空心的激光。給定如下光學(xué)器件：焦距為的凸透鏡，圓錐角為的錐面反射鏡，半徑為的球面鏡（中間有圓孔），如圖：

利用上述光學(xué)器件設(shè)計(jì)一光學(xué)系統(tǒng)，使得一束很細(xì)的實(shí)心圓柱入射激光轉(zhuǎn)化成一束空心的出射激光，且空腔為圓柱形，半徑為。請(qǐng)回答如下問題：

1．畫出該光學(xué)系統(tǒng)的光路圖。

2．求該光學(xué)系統(tǒng)中錐面鏡頂點(diǎn)到球面鏡球心的距離。

Answer 1

參考解答：

1．光路圖如下，指出被球面鏡反射的光線匯累于凸透鏡的焦點(diǎn)。

2．參照所給光路圖，可知，設(shè)，有如下幾何關(guān)系：

，                                                                                              （1）

                                                                                           （2）

兩式聯(lián)立，可求得

。                                                                             （3）

評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：正確畫出光路圖5分，（3）式5分。