光的干涉與衍射都是光的波動性的表現(xiàn)都是光在遇到障礙物后

PAGE2《光》讀后感--光的干涉與衍射干涉與衍射是波動光學(xué)中最重要的知識點。雖然它們都反映出光的波動性本質(zhì)，但是彼此又有明顯的區(qū)別，而且兩者常常在波動現(xiàn)象中同時出現(xiàn)。1光的干涉1.1從定義出發(fā)探討光的干涉特點光的干涉的廣義定義為“兩束（或多束）頻率相同，振動（偏振）方向一致，振動位相差恒定的光在一定的空間范圍內(nèi)疊加后，其強度分布和原來兩束（或多束）光的強度之和不同的現(xiàn)象稱為光的干涉”。對于這種定義，從方法論的角度看，是一種外延定義法——凡是不屬于“非相干疊加”的疊加，均屬于“相干疊加”。同時很多教材根據(jù)光強空間分布的明顯差別，也給出了光的干涉的狹義定義“滿足一定條件的兩束（或多束）光在空間疊加后，其合振動在有些地方固定的加強，有些地方固定的減弱，強度在空間有一種周期性變化的穩(wěn)定分布,這種現(xiàn)象稱為光的干涉”。這種狹義定義也是我們這里所要討論的重點。根據(jù)定義我們知道光的干涉是有限束光波沿直線傳播時，在遇到障礙物后相干疊加，由于接受屏上相干光的相位差而引起強度分布變化。2光的衍射2.1從定義上探討光的衍射特點光的衍射的定義從廣義上說是光在傳播過程中，遇到障礙物時產(chǎn)生的偏離幾何光學(xué)規(guī)律從而引起光強重新分布的現(xiàn)象，也稱為繞射。該定義指出光的衍射是一種區(qū)別與幾何光學(xué)規(guī)律的光的傳播現(xiàn)象。當(dāng)所選光學(xué)元件的尺度與波長相當(dāng)時，光的傳播現(xiàn)象明顯不同于幾何光學(xué)所描述的。它也明確給出了產(chǎn)生衍射現(xiàn)象的條件“光波遇到障礙物”，對于任何一束光都會因在空間傳播過程中遇到障礙物而使自由波面受損，從而改變波前復(fù)振幅，使光表現(xiàn)出衍射行為。障礙物的大小只不過是影響衍射條紋明顯的條件，而不是產(chǎn)生衍射的必要條件。這在下文將做出說明。3雙縫實驗雙縫干涉和雙縫衍射楊氏雙縫實驗最早提出干涉的概念和原理，確定了光的波動性本性。但楊氏的觀點在當(dāng)時并沒有被認(rèn)可，其原因之一就在于楊氏雙縫干涉實驗并不是純粹的干涉效應(yīng)，而是一個干涉與衍射的和效應(yīng)。（1）將雙縫衍射光強分布式（10）與楊氏雙縫干涉光強分布式（3）進行比較可知：雙縫衍射圖樣是由決定的等振幅雙縫干涉條紋受到單縫衍射因子調(diào)制的結(jié)果，最終使得各級明紋的光強度呈現(xiàn)不等振幅的分布情況。只有當(dāng)縫寬度為無限細時，雙縫的光束才能看做純的雙縫干涉。（2）雙縫衍射實際上是兩束單縫衍射光的相干疊加，而那個干涉因子基本上決定了包絡(luò)線中分裂細亮紋的寬度。4光的干涉與衍射的異同點通過對干涉、衍射現(xiàn)象，以及雙縫實驗的分析，得出干涉和衍射以下幾方面異同點：(1)光的干涉和衍射都是重要的光學(xué)現(xiàn)象，都是建立在波動光學(xué)基礎(chǔ)之上的概念，它們之間不存在物理實質(zhì)上的差別都是次波相干疊加引起的結(jié)果。(2)光的干涉是光沿直線傳播，在有限數(shù)量的光束之間由于光程差的變化而形成疊加效應(yīng)；衍射是光在傳播過程中由于波陣面受到限制，光的傳播偏離了原來傳播的方向，使無窮多個次波之間由于光程差而形成疊加效應(yīng)。(3)在計算某場點P的光強時，對于干涉數(shù)學(xué)上采用分離的有限項求和的辦法，用矢量圖解時，其矢量圖為折線圖；而對于衍射在數(shù)學(xué)上處理是采用連續(xù)域上求積分的方法，用矢量圖解時，其矢量圖為光滑的圓弧。(4)從現(xiàn)象的表現(xiàn)上來看，干涉圖樣是明暗相間，光強分布均勻的等距條紋；衍射圖樣的條紋間距不相等，光強分布相對集中，其中零級衍射集中了衍射光能的90﹪。(5)當(dāng)縫寬a<<滿足時，每一個小縫相當(dāng)于一個線光源，其發(fā)出的次波的振幅可以認(rèn)為是均勻的，他們均按幾何模型傳播，每一個細縫不能再進行細分，不必考慮同一光束之間的次波疊加，只須考慮縫與縫之間的波的疊加。此問題屬于純干涉效應(yīng)。當(dāng)a與的數(shù)量級相當(dāng)時，每一個縫中發(fā)出的波明顯不是等振幅的，它可以看成是連續(xù)的無限多個次波的連續(xù)疊加。此類問題屬于純衍射效應(yīng)。(6)雖然干涉和衍射有所區(qū)別，但兩者并非對立的。它們可以被視為一個統(tǒng)一的現(xiàn)象，都是波的相干疊加結(jié)果。只是由于各種條件的不同，在一定的條件下，相對地表現(xiàn)出干涉或衍射現(xiàn)象而已。通過對干涉和衍射的相關(guān)知識的學(xué)習(xí)，我們知道兩者都是光的波動性的表現(xiàn)，都是光在遇到障礙物后所表現(xiàn)出的光強不均勻分布。兩者在本質(zhì)上是統(tǒng)一的，共處于“線性波的相干疊加”這個統(tǒng)一體中，并在一定的條件下發(fā)生轉(zhuǎn)化。在學(xué)習(xí)過程中，我們可以嘗試借助雙縫實驗(雙縫干涉和雙縫衍射)，從兩