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光的衍射现象

时间:2022-02-14 理论教育 版权反馈
【摘要】:与干涉一样,衍射也是波动的重要特征.衍射是指当波遇到障碍物时偏离直线传播的现象.我们对机械波的衍射比较熟悉,但光的衍射现象却不易觉察,这是因为波的衍射现象的发生是有条件的,只有当障碍物的线度和波长在数量级上相近时,才能观察到明显的衍射现象.由于光的波长很短,一般障碍物的线度远大于它,所以我们看到的多是光的直线传播.但当光照射到诸如小孔、细缝、细丝等微小障碍物时,就能观察到明显的衍射现象.如图8.1

与干涉一样,衍射也是波动的重要特征.衍射是指当波遇到障碍物时偏离直线传播的现象.我们对机械波的衍射比较熟悉,但光的衍射现象却不易觉察,这是因为波的衍射现象的发生是有条件的,只有当障碍物的线度和波长在数量级上相近时,才能观察到明显的衍射现象.由于光的波长很短,一般障碍物的线度远大于它,所以我们看到的多是光的直线传播.但当光照射到诸如小孔、细缝、细丝等微小障碍物时,就能观察到明显的衍射现象.

如图8.16所示,线光源发出的光通过较宽的狭缝时,屏上呈现出平行于狭缝的光斑,它是狭缝在屏幕上的几何投影,反映了光的直线传播特性.如果缩小狭缝的宽度到一定程度时,屏上的光斑不但不缩小,反而逐渐增大,而且光斑的亮度分布也发生变化,会呈现出明暗相间的条纹,这就是光的衍射现象.

图8.16 光衍射现象的实验观察

观察衍射现象的实验装置一般由光源S、衍射屏R和接收屏P三部分组成.按照它们相互距离的不同可分为两类.一类是衍射屏离光源或接收屏的距离为有限远时的衍射,称为菲涅耳衍射,如图8.17(a).另一类称为夫琅禾费衍射,是光源和接收屏均离衍射屏无限远的情形,此时入射光与衍射光均为平行光,如图8.17(b),观察这类衍射,须用透镜将平行光聚焦于焦平面上,如图8.18(c).由于夫琅禾费衍射是平行光,数学处理较菲涅耳衍射简单,而且在实际应用中很重要,以下各节主要就夫琅禾费衍射进行讨论.

图8.17 菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射

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