光的衍射及其应用(2)

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2.2 光的衍射的类型

实验室里为了观察衍射现象，总是由光源、衍射屏和接收衍射图样的屏幕(称为接收屏)组成一个衍射系统。为了研究方便，通常根据衍射系统中三者的相互距离的大小，将衍射现象分为两类，一类称为菲涅尔衍射，另一类称为夫琅禾费衍射。（1）菲涅尔衍射：所谓菲涅耳衍射，就是当光源到衍射屏的距离或接收屏到衍射屏的距离不是无限大时，或两者都不是无限大时所发生的衍射现象。可见在菲涅耳衍射中，入射光或衍射光不是平行光，或两者都不是平行光。（2）夫琅禾费衍射：所谓夫琅禾费衍射，就是当光源到衍射屏的距离和接收屏到衍射屏的距离都是无限大时，所发生的衍射现象。可见在夫琅禾费衍射中入射光和衍射到接收屏上任意一点的光都是平行光。夫琅禾费衍射的条件在实验室里可借助于透镜实现。将光源放置在会聚透镜的焦点上，则从焦点透射的光，即衍射孔的入射光就是平行光；同时将接收屏放置在会聚透镜的焦面上，则到达接收屏上任意一点的衍射光也是平行光。特别强调：干涉是有限多束光（分离的）相干叠加，衍射是波阵面上无限多子波连续的相干叠加，这种计算对于菲涅尔衍射相当复杂，而对于夫琅禾费衍射则比较简单，主要讨论夫琅禾费衍射。

1）单缝衍射

让激光发出的单色光照射到狭缝上，当狭缝由很宽逐渐减小，在光屏上出现的现象怎样？当狭缝很宽时，缝的宽度远远大于光的波长，衍射现象极不明显，光沿直线传播，在屏上产生一条跟缝宽度相当的亮线[3]；但当缝的宽度调到很窄，可以跟光波相比拟时，光通过缝后就明显偏离了直线传播方向，照射到屏上相当宽的地方，并且出现了明暗相间的衍射条纹，纹缝越小，衍射范围越大，衍射条纹越宽，但亮度越来越暗。试验：可以用游标卡尺调整到肉眼可辨认的最小距离，再通过此缝看光源。把单缝处的波面分割成等宽的平行窄带，是分得的相邻两条窄带上的对应点发出的沿θ方向的子波光线的光程差为λ2，则这样分得的窄带称为半波带，提醒注意：分割的是波面。单色光垂直入射，当单缝恰好被分成了偶数歌半波带，即单缝上下边缘衍射角为θ的两条子波光线的光程差Δ =asinθ 等于半波长的偶数倍，在该点出现光极小。