透射电镜菲涅尔条纹为何物

菲涅尔条纹的直观感受

菲涅尔条纹是电子显微学里一个重要的概念的，我给题主的问题补充一个图，在透射电镜中，可以看到碳孔的边缘在欠焦，正焦和过焦条件下分别是亮，衬度不明显和暗的。

提取出的物理概念就是，在相干光源（电子或者光子）照明下，物体边缘的干涉条纹就是菲涅尔条纹。（比如把电子枪从热电子发射的换成相干性更好的场发射的，可以看到更明显的菲涅尔条纹，如下图）

菲涅尔条纹物理模型简介

接下来介绍菲涅尔条纹的物理模型，主要来源费恩曼物理学讲义第一册。

如图30-7，考虑一个完全不透光的障碍物AB的边缘，在平行光照射下，那么远处的荧光屏上接受到的图像是什么样的呢。

首先，把透光部分看成由无数个无穷小的光源的排列而成，那么在荧光屏上某一点接受的光就是由这些无穷小的光源的作用的叠加效果（由于各个无穷小光源到荧光屏上的点，比如P点的距离不同，所以光程差也不同，也就是他们之间有相位差，叠加的时候需要在复平面内用矢量来叠加）。举个例子，D到P和E到P的光程差是，也就是离中心D越远，他们之间的光程差越大（并且光程差的变化率也是越来越大），把光矢量写出复数形式，A是光矢量振幅，theta是相位角，那么相位差也就越大，如果在复平面内画出来，那么就是相位角对于弧度的变化率也越来越大。

如图30-8，若以D处的光矢量为参考，向右是往DC方向走，进行叠加，那么无穷小矢量将会旋转得越来越快，最后呈螺旋状，收敛于某一个点，也就是无穷远处；往相反的DB方向，假如不存在障碍物的话，那么是对称的。现在存在障碍物AB，那么在图30-8中，只能往左走到的位置，最后在荧光屏P点的光矢量就是连接图30-8中的这个矢量了，其中就是右侧螺旋的收敛处，最终的亮度取模的平方就好了。这个双螺旋的图就是Cornu's Spiral。

那么荧光屏上其他店的亮度呢，与上述推理完全一致，只需要整体平移一下就好了，比如说R点的强度，这个时候体现在Cornu's Spiral图上的就是，你往左能够走的更远了，也就是矢量的出发端沿着螺旋线向左逐渐坠入左侧的螺旋中心。

最后也就能定性画出荧光屏上光强的变化曲线了，如图30-9所示，以B对应的荧光屏上的点为分界线，往下，荧光屏逐渐变暗，也就是在Cornu's Spiral图上，矢量出发端逐渐向右，直到坠入右侧螺旋中心，光强为零；往上，在边缘附近，光强会出现一段振荡区域，这来自于Cornu's Spiral图上，矢量出发端在旋转坠入左侧螺旋中心的时候，矢量的长度在振荡，并且振幅越来越小，这就是菲涅尔条纹的来源，最后完全坠入左侧螺旋中心的时候，矢量长度为定值，就是平行光的强度