光的衍射

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  光的衍射(light,diffraction of),光在传播过程中因其波前受到障碍物的限制而偏离直线传播的现象。衍射现象是一切波动普遍具有的特性,因而光的衍射是光的波动性的重要例证。障碍物是指能使入射光波前上部分区域的振幅和相位发生改变的任何物体,统称衍射物。具有边缘或通光孔的不透明物、有限大小的反射镜、透镜和棱镜等都是衍射物。入射光波越过衍射物后,空间的振幅和相位分布均发生了改变,产生不均匀的光强分布,称为衍射图样。每种衍射物都能产生特定的衍射图样,其光强分布可根据惠更斯-菲涅耳原理计算而得。

  衍射现象是否明显与衍射物的大小及波长有关,只有当波长与衍射物的尺度可比拟或大于衍射物尺度时才有明显的衍射现象。可见光的波长很短(~10-7米),大多数普通物体的尺度比光波波长大得多,所引起的衍射现象可忽略,光的直线传播定律成立,几何光学能相当精确地描述光的传播行为。

  按光源、衍射物和观察衍射图样的屏幕三者的位置关系,衍射可分为菲涅耳衍射和夫琅和费衍射两大类。当光源和观察屏离衍射物为有限远时称菲涅耳衍射;当光源和观察屏离衍射物均为无限远时称夫琅和费衍射。夫琅禾费衍射只是菲涅耳衍射的特殊情形,关于衍射图样的计算比菲涅耳衍射容易得多,其应用也更普遍。

  光的衍射理论对光学仪器的成像理论(包括像差),光学信息的传递、处理和记录,以及色散元件(光栅)的制作和应用均有重要意义。