Гауссова форма луча

Гауссов пучок имеет ширину, которая меняется с расстоянием из-за дифракции , которая является эффектом, имеющим место в любом волновом явлении. Его описание очень похоже на принцип неопределенности Гейзенберга в QM, если вы с ним знакомы. А именно, как положение в$x$и$y$направления (с оптической осью, указывающей в$z$направление) становится очень четко определенным, пространственные частоты (в основном то же самое, что и импульс) в$x$и$y$направления становятся очень плохо определенными. Это означает, что чем сильнее вы сфокусируете луч, тем больше он будет распространяться. Поэтому, если вы попытаетесь собрать гауссовский луч в точку, дифракция будет конкурировать с вами, и у вас останется ненулевой наименьший размер пятна.

Это не имеет ничего общего со спецификой того, как вы сужаете луч (например, с помощью линзы), а просто является следствием волновой оптики. Если вы хотите увидеть математику, стоящую за этим, взгляните на параксиальное волновое уравнение , которое описывает волны, в основном движущиеся в одном направлении, такие как гауссовский луч в$z$направление. Вы обнаружите, что у этого уравнения нет решений с нулевой шириной луча, за исключением тривиального решения, где амплитуда везде равна нулю.