什么是光的衍射？_趣味生活

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。

生活中光的衍射现象

晚上，透过一块薄纱巾，看路灯，你会看到，每一盏路灯都会增加了很长的（光）芒，更换另一块不同织法的纱巾，你会发现每一盏灯的（光）芒的数量可能会由原来的4根，变成了5根，或者6根。

这些芒就是由于丝线遮挡光时，对光产生的衍射而形成的。之所以会有4根，或者6根芒之分，那是由于纱巾的每个透光孔是由4根纱线，或者6根纱线围成的。

同样，夜晚，用照相机对着远处的小光源拍照，也会拍照出光芒，光芒的数量通常是0，2，3，4，5，6，8根。光芒数量的多少，直接决定于光圈遮光片的数量。

之所以会出现没有光芒（0根）的现象，那是由于光圈是圆弧形的，而不是直线型的，直线性光圈都会出现光芒。圆弧形的光圈的衍射作用体现成了光晕，而不是光芒。

光在传播过程中，遇到障碍物或小孔时，光将偏离直线传播的路径而绕到障碍物后面传播的现象，叫光的衍射（Diffraction of light）。光的衍射和光的干涉一样证明了光具有波动性。

光波遇到障碍物以后会或多或少地偏离几何光学中直线传播定律的现象。几何光学表明，光在均匀媒质中按直线定律传播，光在两种媒质的分界面按反射定律和折射定律传播。但是，光是一种电磁波，当一束光通过有孔的屏障以后，其强度可以波及到按直线传播定律所划定的几何阴影区内，也使得几何照明区内出现某些暗斑或暗纹。总之，衍射效应使得障碍物后空间的光强分布既区别于几何光学给出的光强分布，又区别于光波自由传播时的光强分布，衍射光强有了一种重新分布。衍射使得一切几何影界失去了明锐的边缘。意大利物理学家和天文学家F.M.格里马尔迪在17世纪首先精确地描述了光的衍射现象，150年以后，法国物理学家A.-J.菲涅耳于19世纪最早阐明了这一现象。

产生条件

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，所以当光射向一个针孔、一条狭缝、一根细丝时，可以清楚地看到光的衍射。用单色光照射时效果好一些，如果用复色光，则看到的衍射图案是彩色的。

光的特点

光的衍射现象的观察和特点。衍射是一切波所共有的传播行为。日常生活中声波的衍射、水波的衍射、广播段无线电波的衍射是随时随地发生的，易为人觉察。但是，可见光的衍射现象却不易为人们所觉察，这是因为可见光的波长很短，以及普通光源是非相干的面光源。当用一束强光照明小孔、圆屏、狭缝、细丝、刀口、直边等障碍物时，在足够远的屏幕上会出现一幅幅不同的衍射图样。在实验室中，过去用碳弧灯这类强点光源，而广泛采用氦氖激光器作光源来显示衍射现象，收到了良好的效果（图1）。衍射现象具有两个鲜明的特点：

①光束在衍射屏上的某一方位受到限制，则远处屏幕上的衍射强度就沿该方向扩展开来。

②若光孔线度越小，光束受限制得越厉害，则衍射范围越加弥漫。理论上表明光孔横向线度ρ与衍射发散角

Δθ之间存在反比关系

ρΔθ≈λ。

光的衍射课件

当光孔线度远远大于光波长λ时，衍射效应很不明显，近似于直线传播。当光孔线度逐渐变小，衍射效应逐渐明显，在远处便出现亮暗分布的衍射图样。当光孔线度小到可以同光波长相比拟时，衍射效应极为明显，衍射范围弥漫整个视场，过渡为散射情形。

惠更斯－菲涅耳原理　是处理光的衍射的近似理论，惠更斯－菲涅耳原理可以表述为：波阵面∑上的每个面元d∑，可看成为一个新的振源（次波源），它们发出次波；波场中任意处P点的扰动是所有次波到达该点的次级扰动的相干叠加（图2）。

如用复振幅（包括振幅和位相）描述波场，若一个次波到达场点的次级扰动为d堚(P)，则场点的总扰动为

式中次级扰动的振幅和位相由以下诸因素决定：

观察仪器

──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，