成像中的倏逝波與衍射極限

倏逝波：

倏逝波（Evanescent）又譯作隱逝波，隱失波。

當光波入射介質表面時，一部分光發生反射,另一部分光波（倏逝波）只能沿物體表面傳播，振幅在垂直界面方向指數衰減。

考慮到電磁場的連續性，電場和磁場不會在兩介質的界面上突然中斷。倏逝波的存在是必然的。

亞波長成像：

物體受光波照射后,離開物體表面的光波分為兩種成份:一部分光向遠方傳播,這是傳統光學顯微鏡能接收的信息;而另一部分光波只能沿物體表面傳播,一旦離開表面就很快衰減。

從幾何光學的角度來看,當發生全反射時,光會在玻璃界面上完全反射而不進入液體溶液中。實際上,由於波動效應,有一部分光的能量會穿過界面滲透到溶液中,平行於界面傳播。這部分光就是所謂的倏逝波 。

對於一個有限大小的物體，其空間頻譜是無限延伸的。其中低頻分量為傳輸波分量，高頻分量為倏逝波分量。即倏逝波分量反映物體的細節信息，通過恢復物體的倏逝波分量可以實現物體的亞波長成像。

全反射中的倏逝波：

倏逝波，是指當光波從光密介質入射到光疏介質時，發生全反射而光疏介質一側所產生的一種電磁波。

由於其振幅隨與分界面垂直的深度的增大而呈指數形式衰減，而隨切線方向改變相位，因此也是一種表面波。

倏逝波是近場的，強度隨着呈指數衰減的，沒有被吸收的，其解是距邊界的距離x的函數。漸逝波作為波動方程的解，可以運用於任何波動方程。形成於兩種擁有不同的波動性質的介質的邊界上。在 距離表面三分之一波長的距離下最為強烈。

特別的，倏逝波可以發生在除了光學的其它情況下，如電磁輻射、聲學、機械波的情況下。

 

全反射時，光波不是絕對在界面上被反射回第一介質，而是透入第二介質大約一個波長的深度，並沿着界面流過波長量級距離后重新返回第一介質，沿着反射光方向射出。

這個沿着第二介質表面流動的波稱為倏逝波。倏逝波離開表面的衰減是呈指數形式的。

 

在光密介質n1內，反射波與入射波干涉，在界面附近形成駐波，而極小部分的能量會滲入光疏介質 n2，電磁場會透出一段距離並沿着界面傳播此即為倏逝波。

 

一般來講， 當光波從光密介質入射到光疏介質時，如果入射角大於臨界角會產生全反射現象。 此時有光波雖然不能穿過兩種介質的臨界面， 但沿着臨界面平行的方向會產生光波，其電場及磁場的復振幅隨着遠離臨界面的距離的增大而呈現指數級的減小趨勢，這部分光波被稱為消逝波，或稱為表面波。

 

當光由光密介質射向光疏介質發生全反射時，入射光的能流並不是在介質面上只進行了全反射，而是穿入光疏介質一定深度后實現全反射的，

從幾何光學觀點來看，入射光束不是直接在入射點處全反射的，而是稍微進入第二光疏介質后再返回光密介質，也就是說入射光在界面發生了一微小橫向位移才返回光密介質。

 

 

 

 

倏逝波不止存在於全反射中：

倏逝波並非只存在於全反射的時候發生。

只要光照在微細結構上都會有倏逝波產生。倏逝波中包含了被照明微小物體的高頻信息，只有在微小物體表面很近的地方用專用的儀器才能探測到。

比如掃描探針。掃描近場光學顯微鏡（SNOM）就是利用隠失場探測來達到超高的分辨率。

 

【參考文獻】

消逝波_百度百科 https://baike.baidu.com/item/%E6%B6%88%E9%80%9D%E6%B3%A2/5576982

倏逝波_百度百科 https://baike.baidu.com/item/%E5%80%8F%E9%80%9D%E6%B3%A2/1135334?fr=aladdin

菲涅耳公式_百度文庫 https://wenku.baidu.com/view/e9e3f269cc7931b764ce1516.html

光學倏逝波是怎么一回事_百度知道 https://zhidao.baidu.com/question/370795689.html

光學中的隱失波只有在全反射的時候發生的嗎_百度知道 https://zhidao.baidu.com/question/244857831.html