1、第2章 光的衍射 Diffraction of Light,光的干预是研究两列或两列以上光波的相互叠加问题。光的衍射研究光波本身传播行为，它进一步揭示了光的波动性的本质。,第一页，共十三页。,2.1 惠更斯-菲涅耳原理,一切波动都能绕过障碍物向背后传播性质。,例如，户外的声波可绕过树木，墙壁等障碍物而传到室内，无线电波能够绕过楼房，高山等障碍物而传到收音机、电视里等。,波遇到障碍物时偏离原来直线传播方向的现象称为波的衍射。,光波在传播中遇到障碍物，能够绕过障碍物的边缘而偏离直线传播,在光场中形成明暗变化的光强分布的现象叫光的衍射。,一、光的衍射现象,第二页，共十三页。,光的直线传播,光的衍射现
2、象,2.1 惠更斯-菲涅耳原理,第三页，共十三页。,光的衍射现象,2.1 惠更斯-菲涅耳原理,第四页，共十三页。,【结论】,1.光在均匀的自由空间传播时，因光波波面未受到限制，那么光沿直线传播。当遇到障碍物时，光波面受限，造成光强扩展，弥漫，分布不均匀，并偏离直线传播而出现衍射现象。,2.光波面受限越厉害，衍射图样扩展越显著。光波面在衍射屏上哪个方向受限，接受屏上的衍射图样就在哪个方向扩展。,3.衍射现象的出现与否，还决定于障碍物的线度和波长的相对大小，只有障碍物的线度和波长可以相比较时，衍射现象才明显地表现出来。,2.1 惠更斯-菲涅耳原理,第五页，共十三页。,2、惠更斯原理的表述 任何时刻
3、波面上的每一点都可作为次波的波源，各自发出球面波；在以后的任何时刻，所有这些次波波面的包络面形成整个波在该时刻的新波面。“次波假设。3、惠更斯原理的图示如下：,二、惠更斯原理,1、波面等相位点的轨迹 波前波源前的任何一个曲面,2.1 惠更斯-菲涅耳原理,第六页，共十三页。,惠更斯原理图示,r=vt1,2.1 惠更斯-菲涅耳原理,第七页，共十三页。,4、惠更斯原理的成功与失败 可以解释光的直线传播、反射、折射和双折射现象；“子波的概念能定性解释光的拐弯现象，但不能说明在不同方向上波的强度分布，即不能解释波的衍射。也不能解释波的干预现象未涉及波长等；而且由惠更斯原理还会导致有倒退波的存在，而实际上
4、倒退波是不存在的；原理描述粗糙、简单，缺乏定量描述。,2.1 惠更斯-菲涅耳原理,第八页，共十三页。,三、惠更斯-菲涅耳原理,菲涅耳在惠更斯提出的子波假设根底上，又增添了两条：1提出了“子波相干叠加的概念。,从同一波阵面上各点发出的子波，在传播过程中相遇时，也能相互叠加而产生干预现象，空间各点波的强度，由各子波在该点的相干叠加所决定。,2)给出了子波的数学表达式。,2.1 惠更斯-菲涅耳原理,第九页，共十三页。,波面 S 上每个面积元 dS 都可以看成新的波源，它们均发出次波。波面前方空间某一点 P 的振动可以由 S 面上所有面积元所发出的次波在该点叠加后的合振幅来表示。,面积元 dS所发出的
5、次波的振幅和相位符合以下四个假设：,所有次波都有相同的初相位令0=0),次波是球面波,2.1 惠更斯-菲涅耳原理,第十页，共十三页。,次波在P点处的相位落后于dS处振动的相位，落后的值为,ds子波源发出的子波在P点引起的振动为：,波阵面上所有dS 面元发出的子波在P点引起的合振动为:,2.1 惠更斯-菲涅耳原理,第十一页，共十三页。,2.衍射现象的分类：,2.1 惠更斯-菲涅耳原理,第十二页，共十三页。,内容总结,第2章 光的衍射。光的衍射研究光波本身传播行为，它进一步揭示了光。2.1 惠更斯-菲涅耳原理。光波面在衍射屏上哪个方向受限，接受屏上的衍射图样就在哪个方向扩展。任何时刻波面上的每一点都可作为次波的波源，各自发出球面波。“次波假设。1、波面等相位点的轨迹。波前波源前的任何一个曲面。而且由惠更斯原理还会导致有倒退波的存在，而实际上倒退波是不存在的,第十三页，共十三页。,
