1第2章光的衍射

（DiffractionofLight）

光的干涉是研究兩列或兩列以上光波的相互疊加問題。光的衍射研究光波本身傳播行為，它進(jìn)一步揭示了光的波動性的本質(zhì)。醫(yī)學(xué)資料§2.1-惠更斯-菲涅耳原理共12頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁!2§2.1惠更斯-菲涅耳原理一切波動都能繞過障礙物向背后傳播性質(zhì)。例如，戶外的聲波可繞過樹木，墻壁等障礙物而傳到室內(nèi)，無線電波能夠繞過樓房，高山等障礙物而傳到收音機(jī)、電視里等。

波遇到障礙物時(shí)偏離原來直線傳播方向的現(xiàn)象稱為波的衍射。

光波在傳播中遇到障礙物，能夠繞過障礙物的邊緣而偏離直線傳播,在光場中形成明暗變化的光強(qiáng)分布的現(xiàn)象叫光的衍射。一、光的衍射現(xiàn)象醫(yī)學(xué)資料§2.1-惠更斯-菲涅耳原理共12頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁!3屏幕EaS光源(b)b單縫KabS光源(a)屏幕E光的直線傳播光的衍射現(xiàn)象§2.1惠更斯-菲涅耳原理醫(yī)學(xué)資料§2.1-惠更斯-菲涅耳原理共12頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁!4【結(jié)論】1.

光在均勻的自由空間傳播時(shí)，因光波波面未受到限制，則光沿直線傳播。當(dāng)遇到障礙物時(shí)，光波面受限，造成光強(qiáng)擴(kuò)展，彌漫，分布不均勻，并偏離直線傳播而出現(xiàn)衍射現(xiàn)象。2.光波面受限越厲害，衍射圖樣擴(kuò)展越顯著。光波面在衍射屏上哪個(gè)方向受限，接受屏上的衍射圖樣就在哪個(gè)方向擴(kuò)展。3.衍射現(xiàn)象的出現(xiàn)與否，還決定于障礙物的線度和波長的相對大小，只有障礙物的線度和波長可以相比擬時(shí)，衍射現(xiàn)象才明顯地表現(xiàn)出來?！?.1惠更斯-菲涅耳原理醫(yī)學(xué)資料§2.1-惠更斯-菲涅耳原理共12頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁!5惠更斯原理圖示SΣ1Σ2r

r=vt1

§2.1惠更斯-菲涅耳原理醫(yī)學(xué)資料§2.1-惠更斯-菲涅耳原理共12頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁!6三、惠更斯-菲涅耳原理

菲涅耳在惠更斯提出的子波假設(shè)基礎(chǔ)上，又增添了兩條：1）提出了“子波相干疊加”的概念。

從同一波陣面上各點(diǎn)發(fā)出的子波，在傳播過程中相遇時(shí)，也能相互疊加而產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，空間各點(diǎn)波的強(qiáng)度，由各子波在該點(diǎn)的相干疊加所決定。2)給出了子波的數(shù)學(xué)表達(dá)式?！?.1惠更斯-菲涅耳原理醫(yī)學(xué)資料§2.1-惠更斯-菲涅耳原理共12頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁!7③④次波在P點(diǎn)處的相位落后于dS處振動的相位，落后的值為ds子波源發(fā)出的子波在P點(diǎn)引起的振動為：

波陣面上所有dS

面元發(fā)出的子波在P點(diǎn)引起的合振動為:§2.1惠更斯-菲涅耳原理醫(yī)學(xué)資料§2.1-惠更斯-菲涅耳原理共12頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁!8

光的衍射現(xiàn)象§2.1惠更斯-菲涅耳原理醫(yī)學(xué)資料§2.1-惠更斯-菲涅耳原理共12頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁!9

2、惠更斯原理的表述①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；②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。

——“次波”假設(shè)。3、惠更斯原理的圖示如下：二、惠更斯原理1、波面——等相位點(diǎn)的軌跡

波前——波源前的任何一個(gè)曲面§2.1惠更斯-菲涅耳原理醫(yī)學(xué)資料§2.1-惠更斯-菲涅耳原理共12頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁!10

4、惠更斯原理的成功與失敗①可以解釋光的直線傳播、反射、折射和雙折射現(xiàn)象；②“子波”的概念能定性解釋光的拐彎現(xiàn)象，但不能說明在不同方向上波的強(qiáng)度分布，即不能解釋波的衍射。也不能解釋波的干涉現(xiàn)象（未涉及波長等）；③而且由惠更斯原理還會導(dǎo)致有倒退波的存在，而實(shí)際上倒退波是不存在的；④原理描述粗糙、簡單，缺乏定量描述?！?.1惠更斯-菲涅耳原理醫(yī)學(xué)資料§2.1-惠更斯-菲涅耳原理共12頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁!11波面S上每個(gè)面積元dS

都可以看成新的波源，它們均發(fā)出次波。波面前方空間某一點(diǎn)

P

的振動可以由S

面上所有面積元所發(fā)出的次波在該點(diǎn)疊加后的合振幅來表示。面積元

dS所發(fā)出的次波的振幅和相位符合以下四個(gè)假設(shè)：①

所有次波都有相同的初相位（令0

=0)②

次波是球面波§2.1惠更斯-菲涅耳原理醫(yī)學(xué)資料§2.1-惠更斯-菲涅耳原理共12頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁!12夫瑯禾費(fèi)衍射光源、屏與縫相距無限遠(yuǎn)