光的衍射及其应用

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摘要：十七世纪以后人们相继发现自然界中存在着与光的直线传播现象不完全符合的事实，这就是光的波动性的表现。其中最先发现的就是光的衍射现象，并进行了一些实验研究与理论探讨。本文讲述了光的衍射的基本原理，并对单缝衍射测量金属膨胀系数，利用衍射测定物质的色散曲线，利用衍射原理在天文上测定双星的角距离或远星的角直径三个方面进行了探讨。59236

毕业论文关键词：光的衍射，单缝衍射，色散曲线

Abstract: after the 17th century people have discovered existence in nature and light travels in a straight line phenomenon does not completely accord with the fact, this is the fluctuation of the light. The first discovered is the light diffraction phenomenon and some experimental research and theoretical explore. This paper tells the story of the basic principles of the diffraction of light, and the single slit diffraction measurements expansion coefficient of metal, the determination of the dispersion curves of the material using diffraction, diffraction theory in the astronomical determination of double star angular distance or far star angular diameter of the three aspects are discussed in this paper.

Keywords: diffraction of light, single-slit diffraction, dispersion curves

1 前言 6

2 光的衍射基本原理 6

2.1 光的衍射的概念 6

2.2 光的衍射的类型 6

2.3 光的衍射的证明与推导 9

2.4 对光的衍射的原理分析 10

3 光的衍射的基础应用 11

3.1 单缝衍射测量金属膨胀系数 11

3.2 利用衍射测定物质的色散曲线 12

3.3 利用衍射原理在天文上测定双星的角距离或远星的角直径 13

结论 15

参考文献 16

致谢 17

1 前言

意大利物理学家格里马第(1618一1663)首先观察到光的衍射现象他使光通过一个小孔引入暗室(点光源)在光路中放一直杆发现在白色屏幕上的影子的宽度比假定光以直线传播所应有的宽度大。他还发现在影子的边缘呈现2至3个彩色的条带当光很强时,色带甚至会进入影子里面。格里马第又在一个不透明的板上挖一圆孔代替直杆在屏幕上就呈现一亮斑此亮斑的大小要比光线沿直线传播时稍大一些。当时格里马第把这种光线会绕过障碍物边缘的现象称为“衍射”从此“衍射”一词正式进入了光学中[1]。但当时格里马第未能正确解释这一现象,他知道他所观察到的这一衍射现象是与光的直线传播相矛盾的池是与当时处在统治地位的光的微粒说相矛盾的。他认为,光是一种稀薄的、感觉不到的光流体。当光遇到障碍物时,就引起这一流体的波动。

2 光的衍射基本原理

2.1 光的衍射的概念

光在传播过程中，遇到障碍物或窄缝（小孔）时，它有离开直线路径绕道障碍物阴影里去的现象，这种现象叫光的衍射[2]。产生衍射的条件是：由于光的波长很短，只有十分之几微米，通常物体都比它大得多，但是当光射向一个针孔、一条狭缝、一根细丝时，可以清楚地看到光的衍射。小孔或障碍物的尺寸比光波的波长小，或者跟波长差不多时，光才能发生明显的衍射现象。由于可见光波长范围为4×10m-7至 7.7×10m-7之间，所以日常生活中很少见到明显的光的衍射现象。任何障碍物都可以使光发生衍射现象，但发生明显衍射现象的条件是“苛刻”的。注意，光的直线传播只是一种近似的规律，当光的波长比孔或障碍物小得多时，光可看成沿直线传播；在孔或障碍物可以跟波长相比，甚至比波长还要小时，衍射就十分明显。