05-19-01
光的衍射现象 惠更斯—菲涅尔原理

夫琅禾费(Fraunhofer)
(1787—1826)
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衍射
波能够绕过障碍物而弯曲地向它后面传播的现象,称为波的衍射现象。例如当水波穿过障碍物的小孔,弯曲地向它后面传播时,就是波的衍射。
光的衍射现象
光具有波动性,因此当光通过小孔、细线、针、毛发时,光会显著地发生偏离直线转播的衍射现象。衍射的图样如下。
在日常的生活中也会观察到衍射现象。如太阳和月光,经大气层中雾滴的衍射,其边缘将呈现彩色光圆,即所谓日晕或月晕。
衍射分类
1)菲涅耳衍射:入射光与衍射光不都是平行光的衍射。
2)夫琅禾费衍射:入射光与衍射光都是平行光的衍射。
由于夫琅禾费衍射在实际应用和理论上都十分重要,本章主要讨论夫琅禾费衍射。
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原理:菲涅耳发展了惠更斯原理,进一步提出“子波相干”的思想,即:从同一波前上各点所发出的子波,在传播过程中相遇于空间某点时,也可互相叠加而产生干涉现象。
惠更斯-菲涅耳原理成为我们解释光的各类衍射现象的理论依据。
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惠更斯-菲涅耳原理的数学表达式
若取  时刻波阵面上各点发出的子波初相为零,则面元  在  点引起的光振动可表示为:

式中  为比例系数,  为随  角而变化的函数,称为倾斜因子,  ,  ;  ,  。表示子波不能后传。把上式对整个面积  积分,有

波在前进过程中,引起前方某点  的总振动,应为波面  上各个小面元  所发出的子波在  点引起的各分振动的总和。
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