Direkt zum Inhalt

Lexikon der Optik: Zonenplatte

Zonenplatte, eine Platte (Abb.), die mit abwechselnd durchlässigen und undurchlässigen konzentrischen Ringen, den Fresnelschen Zonen versehen ist (Fresnelsche Zonenkonstruktion). Die Breite dieser Ringe nimmt mit wachsendem Abstand vom Zentrum in der Weise ab, daß die Flächen der Kreisringe alle gleich groß sind. Fällt eine ebene Welle senkrecht auf eine Z., so bewirkt letztere infolge Beugung eine Fokussierung des Lichtes in einem Brennpunkte F', der auf dem durch den Mittelpunkt der Zonenringe gehenden Lote im Abstand f' (Brennweite) von der Platte liegt. Die Amplitude des Lichtes erhöht sich im Brennpunkte, verglichen mit der bei fehlender Z. vorliegenden Amplitude, näherungsweise um den Faktor 2N, und die Intensität damit um den Faktor 4N2, wobei N die Zahl der durchstrahlten lichtdurchlässigen Zonen bezeichnet. Analog erfolgt die Abbildung einer in einem (positiv gezählten) Abstande a vor der Z. befindlichen punktförmigen Lichtquelle in einen Bildpunkt im Abstande a' hinter der Z. Dabei gilt die von einer Linse her bekannte Beziehung 1/a'+1/a=1/f'.

Zwischen den Radien ρn (n=1, 2, 3, ...) der die Zonen begrenzenden Kreise (Zonenradien), der Wellenlänge λ und der Brennweite f' besteht der Zusammenhang

. Daraus folgt, daß sich die Brennweite mit der Wellenlänge deutlich ändert. Die Z. weist daher starke Farbfehler auf.

Statt die Fresnelschen Zonen abwechselnd undurchlässig zu machen, kann man durch Belegung der 1., 3., 5., ... oder der 2., 4., 6., ... Zone mit einer durchlässigen Schicht geeigneter Dicke (oder durch photolithographische Herstellung eines entsprechenden Oberflächenprofils) jeweils zwischen zwei durch benachbarte Zonen hindurchgehenden Lichtbündeln eine zusätzliche Phasenverschiebung um π erzeugen. Dann interferieren die Beiträge aller durchstrahlten Fresnelschen Zonen im Bildpunkte der Lichtquelle konstruktiv, und die dort herrschende Intensität erhöht sich wieder um den Faktor 4N2. (Dabei ist zu beachten, daß nunmehr bei gleichem Öffnungswinkel des einfallenden Lichtes die Zahl N der durchstrahlten Zonen doppelt so groß ist.)

Neben der Brennweite f' treten jedoch bei der Z. ganz allgemein auch die Bruchteile f'/m (m=2, 3, ...) als Brennweiten auf. Durch Optimierung der Phasenänderung des Lichtes beim Durchgang durch die Z. kann man erreichen, daß nur ein Brennpunkt vorliegt. Man spricht dann nach L. B. Lesem von einer Kinoformlinse. Sie besitzt eine hohe Beugungseffektivität. Die Herstellung erfolgt als synthetisches Hologramm. Mit photolithograpischen Methoden werden in einem durchsichtigen Medium geeignete Oberflächenprofile erzeugt. Dabei sind nur einige wenige Höhenstufen realisierbar, demzufolge ist auch die Phasenänderung auf wenige diskrete Werte beschränkt. Z. werden heute vor allem in der Röntgenmikroskopie verwendet.



Zonenplatte: Photographisches Bild einer Fresnelschen Zonenplatte.

Schreiben Sie uns!

Wenn Sie inhaltliche Anmerkungen zu diesem Artikel haben, können Sie die Redaktion per E-Mail informieren. Wir lesen Ihre Zuschrift, bitten jedoch um Verständnis, dass wir nicht jede beantworten können.

  • Die Autoren
Roland Barth, Jena
Dr. Artur Bärwolff, Berlin
Dr. Lothar Bauch, Frankfurt / Oder
Hans G. Beck, Jena
Joachim Bergner, Jena
Dr. Andreas Berke, Köln
Dr. Hermann Besen, Jena
Prof. Dr. Jürgen Beuthan, Berlin
Dr. Andreas Bode, Planegg
Prof. Dr. Joachim Bohm, Berlin
Prof. Dr. Witlof Brunner, Zeuthen
Dr. Eberhard Dietzsch, Jena
Kurt Enz, Berlin
Prof. Joachim Epperlein, Wilkau-Haßlau
Prof. Dr. Heinz Falk, Kleve
Dr. Wieland Feist, Jena
Dr. Peter Fichtner, Jena
Dr. Ficker, Karlsfeld
Dr. Peter Glas, Berlin
Dr. Hartmut Gunkel, Berlin
Dr. Reiner Güther, Berlin
Dr. Volker Guyenot, Jena
Dr. Hacker, Jena
Dipl.-Phys. Jürgen Heise, Jena
Dr. Erwin Hoffmann, Berlin (Adlershof)
Dr. Kuno Hoffmann, Berlin
Prof. Dr. Christian Hofmann, Jena
Wolfgang Högner, Tautenburg
Dipl.-Ing. Richard Hummel, Radebeul
Dr. Hans-Jürgen Jüpner, Berlin
Prof. Dr. W. Karthe, Jena
Dr. Siegfried Kessler, Jena
Dr. Horst König, Berlin
Prof. Dr. Sigurd Kusch, Berlin
Dr. Heiner Lammert, Mahlau
Dr. Albrecht Lau, Berlin
Dr. Kurt Lenz, Berlin
Dr. Christoph Ludwig, Hermsdorf (Thüringen)
Rolf Märtin, Jena
Ulrich Maxam, Rostock
Olaf Minet, Berlin
Dr. Robert Müller, Berlin
Prof. Dr. Gerhard Müller, Berlin
Günter Osten, Jena
Prof. Dr. Harry Paul, Zeuthen
Prof. Dr. Wolfgang Radloff, Berlin
Prof Dr. Karl Regensburger, Dresden
Dr. Werner Reichel, Jena
Rolf Riekher, Berlin
Dr. Horst Riesenberg, Jena
Dr. Rolf Röseler, Berlin
Günther Schmuhl, Rathenow
Dr. Günter Schulz, Berlin
Prof. Dr. Johannes Schwider, Erlangen
Dr. Reiner Spolaczyk, Hamburg
Prof. Dr. Peter Süptitz, Berlin
Dr. Johannes Tilch, Berlin (Adlershof)
Dr. Joachim Tilgner, Berlin
Dr. Joachim Träger, Berlin (Waldesruh)
Dr. Bernd Weidner, Berlin
Ernst Werner, Jena
Prof. Dr. Ludwig Wieczorek, Berlin
Wolfgang Wilhelmi, Berlin
Olaf Ziemann, Berlin


Partnerinhalte