光的衍射特点
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发布时间：2024-10-23 21:45
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光的衍射现象是指光在传播过程中遇到障碍物或狭缝时，发生绕过障碍物的现象，这种现象是波特有的性质。在我们的日常生活中，声波、水波、无线电波等的衍射现象随处可见，且容易察觉。然而，光的衍射现象却不易被人察觉，原因在于可见光波长较短，普通光源是非相干的面光源。当用强光照明如小孔、圆屏、狭缝等障碍物时，在屏幕上的不同位置会形成不同的衍射图样。
实验中，过去常使用碳弧灯等强点光源来观察衍射现象，但目前更普遍采用氦氖激光器作为光源，效果更好。衍射现象具有两个显著特点：一是光束在衍射屏上的某方位受到时，远处屏幕上衍射强度沿该方向扩散；二是光孔线度越小，光束受越厉害，衍射范围越广泛。理论上，光孔横向线度与衍射发散角之间存在反比关系。
惠更斯-菲涅耳原理为处理光衍射提供了近似理论，指出波阵面上的每个面元可视为新的振源，发出次波，而波场中任意点的扰动是所有次波的相干叠加。若以复振幅描述波场，次波源的微分面积、次波源本身的复振幅、次波源发射球面波以及倾斜因子共同决定次级扰动的振幅和位相。
在光的衍射中，使用菲涅耳-基尔霍夫衍射积分公式可以计算衍射场。该公式与朴素物理思想构造的衍射积分相似，但前者明确给出了倾斜因子和比例系数的具体形式。基尔霍夫提出边界条件假设，即光孔面上的光场取自由波场，光屏面上的光场取0，无穷远面上的光场对场点的贡献为0，这了积分区域至光孔面。尽管基尔霍夫边界条件在理论上有一定局限性，但对于光波而言，由于波长通常远小于光孔线度，采用该假设产生的误差不大。
衍射屏可以是多种类型的物体，如圆孔、矩孔、单缝、小球、细丝、墨点、颗粒、反射闪耀光栅、透射黑白光栅、菲涅耳波带片、正弦型光栅、复杂型的景物底片、图像、数码字符，甚至是透镜、棱镜等。衍射屏可以是反射物或透射物，根据其形状和大小的不同，会形成不同的衍射图样。
整个衍射系统可以分为照明空间和衍射空间。照明空间充满照明光波，波型通常比较简单，如球面波或平面波。衍射空间充满衍射光波，波场复杂，包含光强起伏形成的衍射图样。在分析衍射系统时，关注三个关键场分布：入射场、透射场或反射场、衍射波到达接收屏幕上的光场函数。衍射屏的作用是将入射场变换为透射场，而由透射场导出衍射波是衍射问题的基本表述，其理论基础是惠更斯-菲涅耳原理。因此，本质上来讲，光波衍射就是波阵面的变换。
扩展资料
光绕过障碍物偏离直线传播路径而进入阴影区里的现象，叫光的衍射。 光的衍射和光的干涉一样证明了光具有波动性。
