光的干涉和衍射的區(qū)別與聯(lián)系

1、光的干涉和衍射的區(qū)別與聯(lián)系光學(xué)是物理學(xué)中較古老的一門應(yīng)用性較強的基礎(chǔ)性學(xué)科，其中光的干涉與衍射現(xiàn)象是光學(xué)課程最主要的內(nèi)容之一,也是現(xiàn)代光學(xué)的基礎(chǔ)。如傅立葉光學(xué)，全息學(xué),光傳輸和光波導(dǎo)等理論基礎(chǔ)。干涉和衍射現(xiàn)象是一切波動所特有的也是用于判斷某種物質(zhì)是否有波動性的判據(jù)。從理論上分析，干涉和衍射都是光波發(fā)生相干疊加的結(jié)果。光波疊加的原理表述為對于真空中傳播的光或在媒質(zhì)中傳播的不太強的光'當(dāng)幾列光波相遇時，其合成光波的光矢量E等于各分光波的光矢量E1,E乙E3,的矢量和即E二E1+E2+E3=ZEi而在相遇區(qū)外各列光波仍保持各自原有的特性頻率波長振動方向等和傳播方向繼續(xù)傳播就好像在各自的路徑上

2、沒有遇到其他的波一樣。在我們的日常生活中就有不少的干涉現(xiàn)彖，例如，水面上的油膜在太陽光的照射下呈現(xiàn)出五彩繽紛的美麗圖像。兒童吹起的肥皂泡在陽光下也顯出五光十色的彩紋，這些都是光在薄膜上干涉所產(chǎn)生的圖樣。光的干涉現(xiàn)象的廣義定義為“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)疊加其光強度分布與原來兩束或多束光的強度之和不同的現(xiàn)象。”為了突岀“相干疊加”與“非相干疊加”在空間強度分布的明顯的差別又有了狹義的定義“滿足一定條件的兩束或多束光在空間疊加后其合振動有些地方固定的加強有些地方固定的減弱強度在空間在有一種周期性的變化的穩(wěn)定分布”。根據(jù)光源分成兩束時所釆用的方法不同

3、干涉分為兩種：(1)由波陣面造成的干涉將點光源發(fā)出的波陣面分割為兩個或兩個以上的部分使它們通過不同的光路后交疊起來。由振幅分割造成的干涉川半透膜等波陣面上同一點處的振幅分成兩個或更多個部分然后使這些波相遇而疊加起來。讓我們在日常生活中來觀察光的衍射現(xiàn)象伸出你的手把兩個指頭并攏靠近眼睛通過指縫觀看電燈燈絲使縫與燈絲平行可以看到燈絲兩旁有明暗相間的并帶有彩色的平行條紋這就是光通過指縫產(chǎn)生的衍射現(xiàn)彖。光的直線傳播和衍射現(xiàn)彖是有內(nèi)在聯(lián)系的衍射現(xiàn)象是光的波動特性的最基本的表現(xiàn)光的直線傳播不過是光的衍射現(xiàn)彖的極限而己。惠更斯菲涅爾原理指出。在同一波面上所有各點所發(fā)次波在某一定點的疊加當(dāng)波面完全不遮蔽時疊加

4、的結(jié)果仍形成光的直線傳播如果波面的某些部分受到遮蔽或者說波面不完整以致這些部分所發(fā)次波不能達(dá)到觀察點疊加時缺少了這些次波的疊加便發(fā)現(xiàn)有明暗條紋的衍射現(xiàn)象?！肮庠趥鞑ミ^程中遇到障礙物時產(chǎn)生的偏離直線傳播的現(xiàn)象稱為光的衍射”。從廣義上講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)律傳播從二光強重新分布的現(xiàn)彖都稱為衍射。衍射的英文單詞”diffractionJ意思為”繞射繞彎”。這樣雖然不至于讓人產(chǎn)生誤解但有其片面性。當(dāng)然，光波遇到障礙物會有”繞射”現(xiàn)象但對某些障礙物衍射光還會有反射光波和投射光波?！崩@射”是衍射現(xiàn)彖常見的，必然的表現(xiàn)的形式'卻并非全部的表現(xiàn)形式。干涉和衍射的共同點是它們都

5、是波相干疊加所引起的結(jié)果。對于特定的點，則是次波振動疊加的結(jié)果。對于干涉和衍射的光柵來講，它們有明顯的區(qū)別當(dāng)縫寬a«X時每個小縫相當(dāng)與一個線光源其發(fā)出次波的振幅可以認(rèn)為是均勻的所以每個次波可以認(rèn)為都是按幾何光學(xué)模型傳播也就是有限個若干束之間的相干疊加這類問題就是純干涉效應(yīng)。純干涉討論的是若干個波場的相干跌跤愛即儀器將光波分割成有限幾束或彼此離散的無限多朿光其中每束光可近似按幾何光學(xué)的規(guī)律來描述或參與干涉的各束光本身沒有考慮衍射效應(yīng)的必要。這樣的儀器叫干涉裝置。當(dāng)縫寬a不是很小時即a可以與波長入相比較時從每一小縫發(fā)出的波明顯地不是等振幅的它可以看成連續(xù)的無限多個波的相干疊加即單縫衍射現(xiàn)

6、象。這種無限多個次波疊加是一種純衍射效應(yīng)。純衍射他論的是一個波場本身的傳播行為是連續(xù)分布在波面上的無限多個次波源所發(fā)出的次波的相干疊加這些次波不服從幾何光學(xué)的傳播規(guī)律。但干涉和衍射有密切的聯(lián)系干涉和衍射決不是兩個對立的效應(yīng)它們可以看作一個統(tǒng)一的現(xiàn)彖。干涉是優(yōu)先的若干各分立波的相干疊加在數(shù)學(xué)上表現(xiàn)為相加問題衍射是連續(xù)的無限多個次波的相干疊加在數(shù)學(xué)形式上表現(xiàn)為一個積分的問題。從現(xiàn)象上看干涉圖樣是明暗相間的光強分布上間距較君宇衍射圖樣是條紋的光強分布相對比較集中。所以可以說衍射是復(fù)雜的干涉。總之干涉和衍射在本質(zhì)上是統(tǒng)一的都是相干波的疊加但在形成條件分布規(guī)律以及數(shù)學(xué)處理方法上略有不同而又是緊密關(guān)聯(lián)的同

7、一類現(xiàn)彖。對于干涉和衍射的光柵來講，它們有明顯的區(qū)別當(dāng)縫寬a«X時每個小縫相當(dāng)與一個線光源其發(fā)出次波的振幅可以認(rèn)為是均勻的所以每個次波可以認(rèn)為都是按幾何光學(xué)模型傳播也就是有限個若干束之間的相干疊加這類問題就是純干涉效應(yīng)。純干涉討論的是若干個波場的相干跌跤愛即儀器將光波分割成有限幾束或彼此離散的無限多朿光其中每朿光可近似按幾何光學(xué)的規(guī)律來描述或參與干涉的各束光本身沒有考慮衍射效應(yīng)的必要。這樣的儀器叫干涉裝置。當(dāng)縫寬a不是很小時即a可以與波長入相比較時從每一小縫發(fā)出的波明顯地不是等振幅的它可以看成連續(xù)的無限多個波的相干疊加即單縫衍射現(xiàn)象。這種無限多個次波疊加是一種純衍射效應(yīng)。純衍射他論的是一個波場本身的傳播行為是連續(xù)分布在波面上的無限多個次波源所發(fā)岀的次波的相干疊加這些次波不服從幾何光學(xué)的傳播規(guī)律。但干涉和衍射有密切的聯(lián)系干涉和衍射決不是兩個對立的效應(yīng)它們可以看作一個統(tǒng)一的現(xiàn)象。干涉是優(yōu)先的若干各分立波的相干疊加在數(shù)學(xué)上表現(xiàn)為相加問題衍射是連續(xù)的無限多個次波的相干疊加在數(shù)學(xué)形式上表現(xiàn)為一個積分的問題。從現(xiàn)彖上看干涉圖樣是明暗相間的光強分布上間距較君宇衍射圖樣是條紋的光強分布相對比較集中。所以可以說衍射是復(fù)雜的干涉?？傊缮婧脱苌湓诒举|(zhì)上是統(tǒng)一的都是相干波的疊加但在形成條件分布規(guī)律以及數(shù)學(xué)處理方法上略有不