1、 定義 光在傳播過(guò)程中繞過(guò)障礙物的邊緣偏離直線傳播而進(jìn)入幾何陰影，并在屏幕上出現(xiàn)光強(qiáng)不均勻分布的現(xiàn)象叫光的衍射。 不但光線拐彎，而且在屏上出現(xiàn)明暗相間的條紋。*S衍射屏觀察屏aa 10 3 例1：圓孔衍射這是光具有波動(dòng)性的重要表現(xiàn)。2.1.1 光的衍射現(xiàn)象 現(xiàn)象第二章 光的衍射2.1 惠更斯菲涅耳原理（Huygens Fresnel principle）衍射屏觀察屏LLS例2：?jiǎn)慰p衍射光線同樣拐彎，而且在屏上出現(xiàn)明暗相間的條紋。注意陰影中央的亮點(diǎn)（泊松點(diǎn)）例3：刀片邊緣的衍射例4：圓屏的衍射注意刀片狹縫的衍射花樣1、菲涅耳（Fresnel）衍射（近場(chǎng)衍射）2、夫瑯禾費(fèi)（Fraunhofer）衍

2、射（遠(yuǎn)場(chǎng)衍射）r0 和 R 中至少有一個(gè)是有限值。r0 和 R 皆為無(wú)限大（也可用透鏡實(shí)現(xiàn)）。*SPr0RB光源障礙物觀察屏 衍射分類(lèi)孔的投影菲涅耳衍射夫瑯禾費(fèi)衍射圓孔的衍射圖樣隨 r0 的變化（R=）：r0 很小r0 增加r0 （光直線傳播）r0 屏上圖形：2.1.2 惠更斯原理 任何時(shí)刻波面上的每一點(diǎn)都可作為次波的波源，各自發(fā)出球面波；在以后的任何時(shí)刻，所有這些次波波面的包絡(luò)面形成整個(gè)波在該時(shí)刻的新波面。ssssr = vt成功之處直線傳播規(guī)律反射折射規(guī)律雙折射現(xiàn)象較好的解釋光的不能解釋光的干涉、衍射現(xiàn)象不足之處不能解釋干涉、衍射光的振幅大小變化不能解釋衍射光場(chǎng)中光強(qiáng)的重新分布 波面 S

3、上每個(gè)面元 ds 都可看成新的振動(dòng)中心，它們發(fā)出次波，空間某一點(diǎn) P 的光振動(dòng)是所有這些次波在該點(diǎn)的相干疊加。2.1.3 惠更斯菲涅耳原理ds 發(fā)出的各次波符合下列假設(shè)：1、S 為等相位面，設(shè)初相位為零，即令0=02、ds 發(fā)出的次波為球面波，P 點(diǎn)振動(dòng)振幅與 r 成反比3、P 點(diǎn)的振動(dòng)振幅與 ds 成正比，與傾角有關(guān)K( )：傾斜因子 = 0， K=Kmax K( ) 90o，K = 0 pdE (p)rQdSS (波面)n考慮波面上Q點(diǎn)處的強(qiáng)度因子A(Q)： pdE (p)rQdSS (波面)n ds 發(fā)出次波的波動(dòng)方程設(shè)為由以上 4條假設(shè)知：對(duì) S 積分惠菲原理的數(shù)學(xué)表達(dá)式4、次波在P

4、點(diǎn)的振動(dòng)相位由光程=nr 決定（）SORr0P2.2 菲涅耳半波帶B0B1B3B2r1=r0+/2r2=r1+/2r3=r2+/22.2.1 菲涅耳半波帶將波面 S 分成許多以 B0 為圓心的環(huán)形波帶，并使： 這樣分成的環(huán)形波帶稱(chēng)為菲涅耳半波帶，任何相鄰兩波帶以相反的相位同時(shí)到達(dá) P 點(diǎn)(光程差/2 ）。2.2.2 合振幅的計(jì)算用 a1、a2、ak分別表示各波帶在 P 點(diǎn)的振幅，則：比較 a1、a2、ak各振幅的大?。?設(shè) S 上的振幅均勻分布即A（Q） 為常量，任取第 K 個(gè)半波帶：面積 Sk傾斜因子 K（k）計(jì)算：由惠菲原理BkRRhkkrkhPOB0取如圖的球冠，其面積r0在OPBk中有

5、：兩邊微分代入ds可將drk取為相鄰兩波帶間r的差值/2，則ds=sk結(jié)論：sk/rk 與 K 無(wú)關(guān)，對(duì)每個(gè)半波帶都相同影響 ak 的只剩下傾斜因子 K（k）： ， K ， ak 緩慢減少可以用上下交替均勻減少的矢量來(lái)表示 P 點(diǎn)處振幅的疊加a1a2a3a4akAka1 a2a3 a4a1a2a3a4akAkk 為奇數(shù)時(shí)k 為偶數(shù)時(shí)合成一式P 點(diǎn)的振幅為第一個(gè)波帶和最后一個(gè)波帶所發(fā)出次波的振幅相加（減）。2.2.3 圓孔菲涅耳衍射RSOPRhkB0r0rk BA 實(shí)驗(yàn)裝置 計(jì)算P點(diǎn)的光強(qiáng)首先考慮通過(guò)圓孔的K個(gè)完整菲涅耳半波帶數(shù)：K個(gè)完整菲涅耳半波帶數(shù)忽略項(xiàng)在BAP中：在BAO中：比較兩式：對(duì)

6、P 點(diǎn)的整半波帶個(gè)數(shù)R（平行光入射） k 與P在軸上的位置（r0)有關(guān)。討論： 對(duì) P 點(diǎn)若 S 恰好分成 k 個(gè)半波帶時(shí)：K 為奇數(shù)最大K 為偶數(shù)最小 對(duì) P 點(diǎn)若 S 中還含有不完整的半波帶時(shí)：光強(qiáng)介于最大和最小之間實(shí)驗(yàn)證實(shí)：確定觀察點(diǎn)P，改變R，P點(diǎn)的光強(qiáng)發(fā)生變化確定圓孔半徑Rh ，P點(diǎn)在對(duì)稱(chēng)軸上移動(dòng)，光強(qiáng)發(fā)生周期性變化 若 不用光闌（Rhk）： 無(wú)遮攔的整個(gè)波面對(duì)P點(diǎn)的振幅等于第一個(gè)波帶在該點(diǎn)的振幅的一半。 1、對(duì) P 點(diǎn)而言，無(wú)遮攔的整個(gè)波面光能傳播，幾乎可認(rèn)為沿直線 OP 進(jìn)行。 此時(shí)沿 OP 改變 P 點(diǎn)的位置時(shí)，r0， P 點(diǎn)的光強(qiáng)越來(lái)越小，而不會(huì)在1/2（a1+a2）和1/2

7、（a1-a2）之間變化。 若 對(duì)P點(diǎn)，圓孔僅夠分成一個(gè)半波帶 要發(fā)生衍射，光源 O 的線度要足夠小。2.2.4 圓屏衍射OB0PP點(diǎn)的振幅：圓屏遮蔽了個(gè)K半波帶從K+1個(gè)半波帶到最后的半波帶（a0）在 P 點(diǎn)疊加，合振幅為：不管圓屏的位置和大小怎樣，圓屏幾何影子的中心永遠(yuǎn)有光（泊松點(diǎn)）。圓屏的面積，ak+1，到達(dá) P 點(diǎn)的光愈強(qiáng)。2.2.5 菲涅耳半波帶片一.波帶片基本思想兩相鄰波帶間的相位相反疊加時(shí)相消 間隔的波帶間相位相同疊加時(shí)相長(zhǎng)菲涅耳半波帶的特征：只讓奇數(shù)半波帶或偶數(shù)半波帶透光，那么到達(dá)觀察點(diǎn)P的次波將相互加強(qiáng)，這樣的元件叫做波帶片定義：擋住偶數(shù)半波帶擋住奇數(shù)個(gè)半波帶二.波帶片的焦距特點(diǎn)：能產(chǎn)生較強(qiáng)的光，具有