Яан Калда. Волновая оптика · раздел книги

Калда, волновая оптика: задача 19

Условие

[PhysCup-2012] На рисунке ниже приведены пять изображений, которые были получены следующим образом. Лазерный пучок направляли на лист белой бумаги (в одном случае — на белую стену с шероховатой поверхностью). Возникающее яркое пятно лазерного пучка фотографировали цифровой камерой; ось объектива держали приблизительно перпендикулярно листу бумаги. Камера была сфокусирована на бесконечность (а не на яркое пятно!); поэтому поверхность матрицы совпадала с фокальной плоскостью объектива камеры. Снимки делались объективом с фокусным расстоянием \(F = 300\) мм; диаметр объектива был \(D = 75\) мм (для одного изображения эффективный диаметр объектива был уменьшен диафрагмой до 38 мм). Каждое изображение — квадратный вырез из снимка, записанного матрицей; масштабный коэффициент этих изображений можно вычислить, исходя из того, что размер пикселя на матрице был \(9{,}6\) мкм; соответствующий размер каждого изображения также указан в миллиметрах.

Рисунок 16 — Рисунок: изображения, записанные матрицей цифровой камеры, когда яркое пятно создавалось на листе белой бумаги для лазерного принтера [кроме изображения (e), которое было создано на белой стене с шероховатой поверхностью; флуктуации высоты поверхности были около 0,2 мм]. Для каждого изображения число с нанометрами указывает длину волны лазера, а число с миллиметрами — размер (длину стороны квадрата) вырезанного фрагмента изображения на матрице. Изображение (f) было выложено через две недели после публикации задачи в качестве подсказки: на нём видны два более ярких пятна, потому что половина лазерного пучка попадает на белую бумагу, а другая половина — на белую стену; внимание (с просьбой объяснить это) должно было привлечь то, что пятно на бумаге намного ярче и имеет другой оттенок (более белый), чем пятно на стене.