Fresnel-zoneplaat

Dit artikel gaat over de fresnel-zoneplaat, die op diffractie (buiging) berust. Deze moet niet worden verward met de fresnellens, die op breking berust.

Een fresnel-zoneplaat, ook wel zonelens genoemd, is een plaat waarop concentrische ringen zijn aangebracht. De zones verschillen in transparantie en/of optische weglengte (dikte en/of brekingsindex). In het geval van transparantieverschillen ondergaan de stralen diffractie langs de randen van de ringvormige spleten en worden ze door interferentie in brandpunten versterkt. In het geval van weglengteverschillen zijn deze verschillen zodanig gekozen dat de lichtgolven een faseverschuiving van 180° ondergaan, waardoor de doorgelaten stralen elkaar eveneens in het brandpunt door interferentie versterken.

Behalve voor zichtbaar licht worden zoneplaten ook gebruikt voor het afbeelden met röntgenstraling, omdat röntgenlenzen in de vorm van conventionele lenzen te veel stralingsverliezen veroorzaken.

In een zoneplaat met „binaire” stappen, dat wil zeggen afwisselend volledig transparant en volledig ondoorlatend (bovenste afbeelding), wordt het invallende licht over vele reële en virtuele brandpunten verdeeld (zie hierna). Om het licht in de beide brandpunten van de eerste orde te concentreren, is een sinusvormig contrastverloop voldoende (onderste afbeelding). Deze lens lijkt op een airy-schijf. Verschillen in afstanden tussen de maxima ontstaan door de verschillende afbeeldingswijzen: bij het airy-schijfje gaat het om fraunhoferdiffractie (dat wil zeggen golven van een ver verwijderde bron, dus evenwijdig invallend, die door een lens worden gefocusseerd); bij de zoneplaat gaat het om fresneldiffractie (dat wil zeggen golven vanuit een dichterbij gelegen bron).