光的干涉和衍射的区别与联系
光的干涉和衍射的区别与联系
光学是物理学中较古老的一门应用性较强的基础性学
科,其中光的干涉与衍射现象是光学课程最主要的内容之一
：
也是现代光学的基础。如傅立叶光学，全息学，光传输和光波导等理论基础。
干涉和衍射现象是一切波动所特有的，也是用于判断某
种物质是否有波动性的判据。从理论上分析，干涉和衍射都是
光波发生相干叠加的结果。光波叠加的原理表述为对于真空中传播的光或在媒质中传播的不太强的光，当几列光波相遇时,其合成光波的光矢量E等于各分光波的光矢量E1,E2,E3, 的矢量和，即
E=E1+E2+E3 ....... =E Ei
而在相遇区外各列光波仍保持各自原有的特性频率
波长振动方向等和传播方向继续传播就好像在各自的路径上没有遇到其他的波一样。
在我们的日常生活中就有不少的干涉现象，例如，水面
上的油膜在太阳光的照射下呈现出五彩缤纷的美丽图像。
儿童吹起的肥皂泡在阳光下也显出五光十色的彩纹，这些都是光在薄膜上干涉所产生的图样。
光的干涉现象的广义定义为“两束（或多束）频率相同振动偏振方向一致振动位相差恒定的光在一定的空间
范围内叠加其光强度分布与原来两束或多束光的强度之和不同的现象。”为了突出“相干叠加”与“非相干叠加”在空间强度分布的明显的差别又有了狭义的定义
“满足一定条件的两束或多束光在空间叠加后其合振动有些地方固定的加强有些地方固定的减弱强度在
空间在有一种周期性的变化的稳定分布” 。
根据光源分成两束时所采用的方法不同干涉分为两种：
(1)由波阵面造成的干涉将点光源发出的波阵面分割为两
个或两个以上的部分
使它们通过不同的光路后交叠起来。
(2)由振幅分割造成的干涉用半透膜等波阵面上同一点处的振幅分成两个或更多个部分然后使这些波相遇而叠加起来。
让我们在日常生活中来观察光的衍射现象伸出你的手
把两个指头并拢靠近眼睛通过指缝观看电灯灯丝使缝与灯丝平行可以看到灯丝两旁有明暗相间的并带有彩色
的平行条纹这就是光通过指缝产生的衍射现象。
光的直线传播和衍射现象是有内在联系的衍射现象是光的波动特性的最基本的表现光的直线传播不过是光
的衍射现象的极限而已。惠更斯菲涅尔原理指出。在同一
波面上所有各点所发次波在某一定点的叠加当波面完全不遮蔽时叠加的结果仍形成光的直线传播如果波面的
某些部分受到遮蔽或者说波面不完整以致这些部分所发
次波不能达到观察点叠加时缺少了这些次波的叠加便发现有明暗条纹的衍射现象。
“光在传播过程中遇到障碍物时产生的偏离直线传播
的现象称为光的衍射”。从广义上讲光在传播过程中
遇到障碍物时产生的偏离几何光学规律传播从二光强重新分布的现象都称为衍射。衍射的英文单词”
diffaraction ”,
意思为”绕射绕弯”。这样虽然不至于让人产生误解但有其片面性。当然，光波遇到障碍物会有”绕射”现象但对某些障碍物衍射光还会有反射光波和投射光波。”绕射”
是衍射现象常见的，必然的表现的形式，却并非全部的表现形式。
干涉和衍射的共同点是它们都是波相干叠加所引起的
结果。对于特定的点，则是次波振动叠加的结果。
对于干涉和衍射的光栅来讲，它们有明显的区别当缝宽a<<入时每个小缝相当与一个线光源其发出次波的
振幅可以认为是均匀的所以每个次波可以认为都是按几
何光学模型传播也就是有限个若干束之间的相干叠加
这类问题就是纯干涉效应。纯干涉讨论的是若干个波场的相干跌跤爱即仪器将光波分割成有限几束或彼此离散的无
限多束光其中每束光可近似按几何光学的规律来描述
或参与干涉的各束光本身没有考虑衍射效应的必要。这样的仪器叫干涉装置。
当缝宽a不是很小时即a可以与波长入相比较时从每一小缝发出的波明显地不是等振幅的它可以看成连续的无
限多个波的相干叠加即单缝衍射现象。这种无限多个次波
叠加是一种纯衍射效应。纯衍射他论的是一个波场本身的传播行为是连续分布在波面上的无限多个次波源所发出的次波的相干叠加这些次波不服从几何光学的传播规律。
但干涉和衍射有密切的联系干涉和衍射决不是两个对立
的效应它们可以看作一个统一的现象。干涉是优先的若干各分立波的相干叠加在数学上表现为相加问题衍射是连续的无限多个次波的相干叠加在数学形式上表现为一
个积分的问题。从现象上看干涉图样是明暗相间的光强分布上间距较君宇衍射图样是条纹的光强分布相对比较集中。所以可以说衍射是复杂的干涉。
总之干涉和衍射在本质上是统一的都是相干波的叠加但在形成条件分布规律以及数学处理方法上略有
不同而又是紧密关联的同一类现象。
对于干涉和衍射的光栅来讲，它们有明显的区别
当缝宽avv入时每个小缝相当与一个线光源其发出次波的振幅可以认为是均匀的所以每个次波可以认为都是按几
何光学模型传播也就是有限个若干束之间的相干叠加这
类问题就是纯干涉效应。纯干涉讨论的是若干个波场的相干跌跤爱即仪器将光波分割成有限几束或彼此离散的无限多束光其中每束光可近似按几何光学的规律来描述或参与干涉的各束光本身没有考虑衍射效应的必要。这样的仪器叫干涉装置。
当缝宽a不是很小时即a可以与波长入相比较时从每一小缝发出的波明显地不是等振幅的它可以看成连续
的无限多个波的相干叠加即单缝衍射现象。这种无限多个
次波叠加是一种纯衍射效应。纯衍射他论的是一个波场本身的传播行为是连续分布在波面上的无限多个次波源所发
出的次波的相干叠加这些次波不服从几何光学的传播规
律。
但干涉和衍射有密切的联系干涉和衍射决不是两个
对立的效应它们可以看作一个统一的现象。干涉是优先的若干各分立波的相干叠加在数学上表现为相加问题衍
射是连续的无限多个次波的相干叠加在数学形式上表现
为一个积分的问题。从现象上看干涉图样是明暗相间的光强分布上间距较君宇衍射图样是条纹的光强分布相对比较
集中。所以可以说衍射是复杂的干涉。
总之干涉和衍射在本质上是统一的都是相干波的
叠加但在形成条件分布规律以及数学处理方法上略有
不同而又是紧密关联的同一类现象。
参考文献
[1]王祖源张庆福。大学物理。机械工业出版社。
[2]依斯坎德尔?吾斯曼。关于光的干涉和衍射现象的研究。浙江教育学报。
[3]顾曾逵。波动光学教学的几个问题。上海第二工业大学学报
[4]郭传芹高云。光的干涉和衍射现象的辨证关系。菏泽师专学报。
光的干涉和衍射的区别与联系
光的干涉和衍射的区别与联系 光学是物理学中较古老的一门应用性较强的基础性学 科,其中光的干涉与衍射现象是光学课程最主要的内容之一 ： 也是现代光学的基础。如傅立叶光学，全息学，光传输和光波导等理论基础。 干涉和衍射现象是一切波动所特有的，也是用于判断某 种物质是否有波动性的判据。从理论上分析，干涉和衍射都是 光波发生相干叠加的结果。光波叠加的原理表述为对于真空中传播的光或在媒质中传播的不太强的光，当几列光波相遇时,其合成光波的光矢量E等于各分光波的光矢量E1,E2,E3, 的矢量和，即 E=E1+E2+E3 ....... =E Ei 而在相遇区外各列光波仍保持各自原有的特性频率 波长振动方向等和传播方向继续传播就好像在各自的路径上没有遇到其他的波一样。 在我们的日常生活中就有不少的干涉现象，例如，水面 上的油膜在太阳光的照射下呈现出五彩缤纷的美丽图像。 儿童吹起的肥皂泡在阳光下也显出五光十色的彩纹，这些都是光在薄膜上干涉所产生的图样。
光的干涉现象的广义定义为“两束（或多束）频率相同振动偏振方向一致振动位相差恒定的光在一定的空间 范围内叠加其光强度分布与原来两束或多束光的强度之和不同的现象。”为了突出“相干叠加”与“非相干叠加”在空间强度分布的明显的差别又有了狭义的定义 “满足一定条件的两束或多束光在空间叠加后其合振动有些地方固定的加强有些地方固定的减弱强度在 空间在有一种周期性的变化的稳定分布” 。 根据光源分成两束时所采用的方法不同干涉分为两种： (1)由波阵面造成的干涉将点光源发出的波阵面分割为两 个或两个以上的部分 使它们通过不同的光路后交叠起来。 (2)由振幅分割造成的干涉用半透膜等波阵面上同一点处的振幅分成两个或更多个部分然后使这些波相遇而叠加起来。 让我们在日常生活中来观察光的衍射现象伸出你的手 把两个指头并拢靠近眼睛通过指缝观看电灯灯丝使缝与灯丝平行可以看到灯丝两旁有明暗相间的并带有彩色 的平行条纹这就是光通过指缝产生的衍射现象。 光的直线传播和衍射现象是有内在联系的衍射现象是光的波动特性的最基本的表现光的直线传播不过是光 的衍射现象的极限而已。惠更斯菲涅尔原理指出。在同一
光的干涉和衍射及其异同分析
1引言 光学是物理学中较古老的一门应用性较强的基础学科, 又是当前物理学领域最活跃前沿之一, 然而光学的发展也是经过一场场磨难和斗争, 其历史被当作自然科学发展史的典范。光的干涉和衍射现象是光学课程最主要的内容之一, 也是现代光学的基础, 如傅里叶光学, 全息学, 光传输与光波导等的理论基础。在大学本科层次的光学学习中, 光的反射, 折射现象和成像规律我们学生已比较熟悉, 较容易接受。但对光的波动性, 干涉和衍射现象, 我们还是比较生疏, 理论解释也比较困难。本文将通过对光的干涉和衍射现象更加深入的比较和分析, 阐明干涉与衍射现象的意义, 系统归纳总结出了两者的异同，以促进相关概念的学习。 2光的干涉现象 “两束（或多束）频率相同, 振动方向一致, 振动位相差恒定的光在一定的空间范围内叠加后, 其强度分布与原来两束（或多束）光的强度之和不同的现象称为光的干涉”, 该定义范围广泛, 是光的干涉的广义定义[1]。为突出“ 相干叠加” 与“ 非相干叠加” 在空间强度分布的明显差别, 很多教科书给出了光的干涉的狭义定义“ 满足一定条件的两束（或多束）光在空间叠加后, 其合振动有些地方固定的加强, 有些地方固定的减弱, 强度在空间有一种周期性变化的稳定分布, 这种现象称为光的干涉” 。此时, 在叠加区内的屏上一般会形成固定的干涉图样, 其图象不随时间改变。这种狭义的干涉是我们以下讨论的重点, 也是中学物理所涉及的内容。 波动是振动在介质中的传播, 因此, 光波的叠加问题可以归结为讨论空间任一点电磁振动的叠加。设两波源为1S 和2S , 它们是电矢量振动方向相同, 各自发出频率相同, 初相 位不同的光波, 当这两列光波在介质中任一点P 相遇时, 可证明, 它们在该点引起的平均强度为 12I I I δ- =++ 式中, 1I 和2I 分别是发自1S 和2S 的两列光波到达P 点的各自的平均强度,δ为两列光波到达P 点时的 相位差, 上式右边的第三项称为两列光波的干涉 项。又因为振动的强度正比于振幅的平方，设1A ，
《光的干涉 衍射》单元测试题含答案(1)
《光的干涉衍射》单元测试题含答案(1) 一、光的干涉衍射选择题 1．利用薄膜干涉的原理可以检查平面的平整度和制成镜头增透膜。图1中，让单色光从上 方射入，这时从上方看可以看到明暗相间的条纹，下列说法正确的是（） A．图1中将薄片向着劈尖方向移动使劈角变大时，条纹变疏 B．图1中将样板微微平行上移，条纹疏密不变 C．在图1中如果看到的条纹如图2所示，说明被检平面在此处是凹下 D．图3中镀了增透膜的镜头看起来是有颜色的，那是增透了这种颜色的光的缘故 2．如图所示，一束可见光a从玻璃砖射向空气，分成b、c两束单色光。单色光b和c相 比较。下列说法正确的是（） A．在相同条件下进行双缝干涉实验，b光的干涉条纹间距较大 B．真空中b光的波长较小 C．玻璃砖中b光的速度较小 D．从玻璃射向空气发生全反射时，b光的临界角较小 .比较3．如图所示，三束细光经玻璃三棱镜折射后分解为互相分离的a、b、c三束单色光 a、b、c三束光，可知( ) A．a为波长较长的光 B．当它们在真空中传播时，a光的速度最大 C．分别用这三种光做光源，使用同样的装置进行双缝干涉实验，a光的干涉条纹中相邻亮纹的间距最小 D．若它们都从玻璃射向空气，c光发生全反射的临界角最大 4．如图所示的双缝干涉实验，用绿光照射单缝S时，在光屏P上观察到干涉条纹．要得到
相邻条纹间距更大的干涉图样，可以 A ．增大S 1与S 2的间距 B ．减小双缝屏到光屏的距离 C ．将绿光换为红光 D ．将绿光换为紫光 5．如图所示，半径为R 的特殊圆柱形透光材料圆柱体部分高度为 2 R ，顶部恰好是一半球体，底部中心有一光源s 向顶部发射一束由a 、b 两种不同频率的光组成的复色光，当光线与竖直方向夹角θ变大时，出射点P 的高度也随之降低，只考虑第一次折射，发现当P 点高度h 降低为 12 2 R +时只剩下a 光从顶部射出，下列判断正确的是（ ） A ．在此透光材料中a 光的传播速度小于b 光的传播速度 B ．a 光从顶部射出时，无a 光反射回透光材料 C ．此透光材料对b 光的折射率为1042+ D ．同一装置用a 、b 光做双缝干涉实验，b 光的干涉条纹较大 6．彩虹是由阳光进入水滴，先折射一次，然后在水滴的背面反射，最后离开水滴时再折射一次形成。彩虹形成的示意图如图所示，一束白光L 由左侧射入水滴，a 、b 是白光射入水滴后经过一次反射和两次折射后的两条出射光线(a 、b 是单色光)。下列关于a 光与b 光的说法正确的是（ ） A ．水滴对a 光的折射率小于对b 光的折射率 B ．a 光在水滴中的传播速度小于b 光在水滴中的传播速度
光的干涉与衍射的区别及联系小论文
光的干涉与衍射的区别及联系 光的干涉现象中，缝宽a远小于光波波长λ，每个小缝相当于一个线光源，光的干涉是有限的这几列线光源的相干叠加；而在光的衍射现象中，缝宽a与光波波长λ可相比拟，狭缝处波面上的各点都可以认为是发射球面子波的渡源。光的衍射就是从同一波面上发出的这无限多个子波的相干叠加.光的干涉和衍射现象在本质上是统一的。都是相干波的叠加，证明了光的波动性。 当频率相同、相位差恒定、具有相互平行的振动分量的两列光波在空间相遇时，这两列光波就会发生相干叠加。由两个普通独立光源发出的光，不可能具有相同的频率，更不可能存在固定的相位差，不能产生干涉现象。为了获得满足上述相干条件的光波，可以利用一定的光学系统将同一列光波分解为两部分，让它通过不同的路径后又重新相遇，实现同一列光波自身相干涉的目的。 平面波传播时，被前方宽度为a(a与光波波长λ相差不多)的开孔所阻挡，故只允许平面波的一部分通过该孔．若按光的直线传播观点，开孔后面的观察屏上只有AB区域内才被平行光照亮，而在AB以外的区域应是全暗的．而事实并非如此，AB外的区域光强并不为零．当障碍物或孔、缝的线度a与波长λ相差不多时，光将偏离直线传播而进入障碍物的几何阴影中，这种光绕过障碍物的绕射现象就是光的衍射。 光的干涉和衍射是光的波动性的两个基本特性，它们都是光振动的叠加，其本质是相同的，那么为什么又区分为干涉和衍射?教材中这样解释“干涉和衍射之间并不存在实质性的物理差别．然而习惯当考虑的只是几个波的叠加时说是干涉，而讨论大量的波的叠加则说是衍射。”至于为什么有干涉和衍射之分，粗浅地说，这是因为就讨论的问题而言，其强调的侧重面不同。光的干涉是有限几束光振动在叠加过程中的相长和相消。这里强调的是光的直线传播，而光的衍射则是无限多次子波的相干叠加，这里强调的是光的非直线传播。 在光的干涉现象中，缝宽a<<λ，每个小缝相当于一个线光源，其发出次波的振幅可以认为是均匀的，每个次波都是以直线传播的模型来描写的，光的干涉强调的是有限的几列光波的相干叠加．用数学方法来处理时，叠加过程是对有限量的求和，表现在矢量图上，干涉图样可由矢量折线图来分析．在光的衍射现象中。缝宽a与波长λ可相比拟。由于波阵面上有无数个点，即有无数个次级波，且这些波都能满足相干条件，因此光的衍射强调的是无限多个子波的相干叠加；用数学方法来处理时，叠加过程是一个积分求和的过程，表现在矢量图上，衍射图样可由矢量弧线图来分析．因此。干涉是有限束光相干叠加的结果，而衍射则是无限束光叠加的结果。光的干涉和衍射现象虽然在屏幕上都得到明暗相间的条纹。但条纹亮暗分布不同．在杨氏双缝干涉实验中，光的的干涉是双缝处发出的两列等幅光波在屏幕上叠加，由矢量折线图分析，双缝后面的光屏上呈现出的干涉图样互相平行且条纹宽度相同．中央和两侧的条纹没有区别。各条纹能量分布
最新光的干涉-衍射和偏振(含答案)
第4课时光的干涉衍射和偏振 导学目标 1.掌握光的干涉现象产生的条件，特别是双缝干涉中出现明暗条纹的条件及判断方法.2.掌握光产生明显衍射的条件，以及衍射与干涉现象的区别.3.掌握光的偏振现象，了解偏振在日常生活中的应用． 一、光的干涉 [基础导引] 1．在双缝干涉实验中，光屏上某点P到双缝S1、S2的路程差为7.5×10－7m，如果用频率 6.0×1014 Hz的黄光照射双缝，试通过计算分析P点出现的是亮条纹还是暗条纹．2．描绘地势高低可以用等高线，描绘静电场可以用等势线，薄膜干涉条纹实际上是等厚线，同一干涉条纹上各个地方薄膜的厚度是相等的．利用光的干涉检查平整度时，观察到了干涉条纹的形状，就等于知道了等厚线的走向，因而不难判断被检测平面的凹下或凸出的位置．为什么薄膜干涉条纹是等厚线？ [知识梳理] 1．双缝干涉：由同一光源发出的光经双缝后形成两束振动情况总是________的相干光波．屏上某点到双缝的路程差是________________时出现亮条纹；路程差是半波长的________时出现暗条纹．相邻的明条纹(或暗条纹)之间的距离Δx与波长λ、双缝间距d及屏到双缝的距离l之间的关系为____________． 2．薄膜干涉：利用薄膜(如肥皂液薄膜)____________反射的光相遇而形成的．图样中同一条亮(或暗)条纹上所对应的薄膜厚度________． 特别提醒 1.只有相干光才能形成稳定的干涉图样． 2．单色光形成明暗相间的干涉条纹，白光形成彩色条纹． 二、光的衍射 [基础导引] 太阳光照着一块遮光板，遮光板上有一个较大的三角形孔．太阳光透过这个孔，在光屏上形成一个三角形光斑．请说明：遮光板上三角形孔的尺寸不断减小时，光屏上的图形将怎样变化？说出其中的道理． [知识梳理] 1．光________________________________的现象叫光的衍射． 2．发生明显衍射的条件：只有在障碍物的尺寸比光的波长小或者跟波长相差不多的条件下，才能发生明显的衍射现象． 3．泊松亮斑：当光照到不透光的小圆板上时，在圆板的阴影中心出现的亮斑(在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环)． 特别提醒 1.光的干涉、衍射和光的色散都可出现彩色条纹，但光学本质不同． 2．区分干涉和衍射，关键是理解其本质，实际应用中可从条纹宽度、条纹间距、亮度等方面加以区分． 三、光的偏振 [基础导引]
衍射和干涉
衍射和干涉 1801年，英国医生杨氏所做的有名的双孔实验对于确认光的波动特征有过非常重要的意义．但同一双孔实验有时被称为双孔衍射，有时则又被称之为双孔干涉；什么时候只出现“纯干涉”，什么情况又属“纯衍射”呢？究竟干涉与衍射之间有何区别和联系？本篇短文拟就此做一简要定性的讨论． 一、光波的传播与迭加 光的干涉与光的衍射现象都是从光源发出的光波在波场中传播所产生的物理现象．运用1678年惠更斯提出的原理，引用“次波”概念，通过作图即可由已知时刻的波面S1决定其后任一时刻的波面S2，它虽然可以成功地解释许多光波传播的问题，例如，光波在透明介质表面上发生的反射，折射现象；晶体中的双折射现象；光通过开有小孔屏以后，传播方向发生偏折的现象……等等，如图1 所示．但是惠更斯原理未能说明作图中为什么不存在“倒退波”的问题，也没有能定量给出次波面在波场中各点振幅贡献的大小． 经验告诉我们，两列光波在空间交会时，它们的传播互不干扰，即每列光波的传播就好象另一列光波完全不存在一样，各自独立地进行．而当两列光波在同一空间传播时，那么在它们交迭区内每点的总振动将是各列光波单独在该点产生电磁场振动的合成．这就是大家熟知的迭加原理．由于迭加的结果，在迭加区域内，光强的分布因迭加光波的相互作用而出现重新分布的现象，即空间每一点的强度并不一定等于参与迭加的各列光波单独强度之和，有的地方互相加强，有的地方互相削弱，这种出现明暗光强分布的现象．就在历史上就叫做“干涉”．不过能产生稳定的干涉图样的各光波波列必须是相干波列，而相干波列必须满足特定的相干条件．这种相干波列的迭加称为相干迭加．相干迭加时，迭加场内各点的强度分布应先由各波列的振幅迭加求得合振幅，而后再由合振幅的平方表示该点的相对强度．如果迭加点的强度等于分单独光波波列的强度之和，则属于非相干迭加．
光的干涉、衍射和偏振
光的干涉、衍射和偏振 考纲解读 1.理解光的干涉现象，掌握双缝干涉中出现明暗条纹的条件. 2.理解光的衍射现象，知道发生明显衍射的条件. 3.知道光的偏振现象，了解偏振在日常生活中的应用．
1．[光的干涉现象的理解]一束白光在真空中通过双缝后在屏上观察到的干涉条纹，除中央白色亮纹外，两侧还有彩色条纹，其原因是() A．各色光的波长不同，因而各色光分别产生的干涉条纹的间距不同 B．各色光的速度不同，因而各色光分别产生的干涉条纹的间距不同 C．各色光的强度不同，因而各色光分别产生的干涉条纹的间距不同 D．上述说法都不正确 2．[光的衍射现象的理解]对于光的衍射的定性分析，下列说法中不正确的是() A．只有障碍物或孔的尺寸可以跟光波波长相比甚至比光的波长还要小的时候，才能明显地产生光的衍射现象 B．光的衍射现象是光波相互叠加的结果 C．光的衍射现象否定了光的直线传播的结论 D．光的衍射现象说明了光具有波动性 3．[光的偏振现象的理解]如图1所示，偏振片P的透振方向(用带有箭头的实线表示)为竖直方向．下列四种入射光束中，能在P的另一侧观察到透射光是() A．太阳光 B．沿竖直方向振动的光 C．沿水平方向振动的光 D．沿与竖直方向成45°角振动的光
考点梳理 1．光的干涉 (1)定义：两列频率相同、振动情况相同的光波相叠加，某些区域出现振动加强，某些区域出现振动减弱，并且加强区域和减弱区域总是相互间隔的现象叫光的干涉现象． (2)相干条件 只有相干光源发出的光叠加，才会发生干涉现象．相干光源是指频率相同、相位相同(振动情况相同)的两列光波． 2．双缝干涉：由同一光源发出的光经双缝后，在屏上出现明暗相间的条纹．白光的双缝干涉的条纹是中央为白色条纹，两边为彩色条纹，单色光的双缝干涉中相邻亮条纹间距离 为Δx＝l d λ. 3．薄膜干涉：利用薄膜(如肥皂液薄膜)前后两面反射的光相遇而形成的．图样中同一条亮(或暗)条纹上所对应的薄膜厚度相同． 4．光的衍射
干涉与衍射的区别与联系
干涉与衍射的区别与联系 摘要：干涉和衍射现象是一切波动所特有的,也是用于判断某种物质是否有波动性的判据。光的干涉与衍射都可以得到明暗相间的色纹，都有力地证明了光的波动性。由于叠加，两列具有相同频率、固定相位差的同类波在空间共存时，会形成振幅相互加强或相互减弱的现象，称为干涉。相互加强时称为相长干涉，相互减弱时称为相消干涉。波在传播中遇到有很大障碍物或遇到大障碍物中的孔隙时，会绕过障碍物的边缘或孔隙的边缘，呈现路径弯曲，在障碍物或孔隙边缘的背后展衍，这种现象称为波的衍射。波的衍射现象有不见其人，只闻其声。 关键词：干涉；衍射；联系；区别 Interference with the distinction between the diffraction Abstract：Interference and diffraction phenomenon is all special fluctuations, is also used to judge whether a substance of the criterion of volatility. Light interference and diffraction can get light and shade and white color lines, powerful proved the volatility of the light. Due to the superposition of two columns with the same frequency, fixed phase difference of the same kind waves in space: when, can form the amplitude of each other mutually reinforcing or weakened phenomenon, is called interference. When the mutually reinforcing called phase long interfere with each other, they are called destructively interfere with weakened. Wave propagation in met in the great obstacles or meet a big obstacle, the pore, will be around obstructions edge or the edge of the pore, present paths crooked, in the edge of the pore obstacles or behind exhibition yan, this phenomenon is called the diffraction wave. Wave diffraction phenomenon has not see the person, only hear its voice. Key Words：Interference; Diffraction; Contact; Difference between
光的衍射和干涉现象研究
光的衍射和干涉现象研究 【实验目的】 1.观察光学实验中的各种衍射和干涉现象。 2.学会利用光栅衍射测定激光的波长。 3.学会利用单缝衍射测定单缝的宽度。 4.学会利用双缝干涉测定双缝的间距 【实验原理】 1.单缝衍射 单缝夫琅和费衍射要求光源和接收衍射图样的屏幕都远离衍射物──单缝。这样做的好处是用简单的计算就可以得到正确的结果，其光路图如图11-1所示。S 为波长为λ的单色光源，作为平行光束垂直照射到缝宽为a 的单缝上，在其光屛P 处，呈现出一组对称的明暗相间按一定规律分布的衍射条纹。由于 20sin sin sin a I I a π?λπ?λ???? ???????=??????（11-1） 当I=0时（呈现暗条纹）， sin a k ?λ=，1,2,3,k =±±±…， （11- 2） k 级暗条纹所对应的衍射角为 sin tan 2x L ??≈=（11-3） 图11-1 单缝衍射原理图
2. 光栅衍射 光栅和棱镜一样，是重要的分光光学元件，已广泛应用在光栅光谱仪、光栅单色仪等仪器中。光栅是一组数目极多的等宽、等距和平行排列的狭缝。它分为透射光栅和反射光栅两种。本实验用的是平面投射光栅。 描述光栅特征的物理量是光栅常数d ，其大小等于狭缝宽度与狭缝间不透光部分之和。由于习惯上用单位毫米里的狭缝数目N 来描述光栅特性。光栅常数d 等于N 的倒数。根据夫琅和费衍射理论，平行光束垂直入射到光栅平面时，透射光将形成衍射现象，图11-2为形成光栅衍射的原理图，在一些方向上由于光的相互加强后光强度特别大，而其他方向上由于光的相消后光强度很弱就几乎看不到光。 而这些亮条纹所在的方位由光栅方程所确定，方程为 sin d k φλ= （11-4） 其中，d 为光栅常数，k 为衍射级别，λ为入射波长，φ为衍射角（光栅法线与衍射方位之间的夹角）。 3. 双缝干涉 图11-3夫琅和费光栅衍射原理图 图11-2夫琅和费光栅衍射原理图
干涉与衍射的区别
干涉与衍射的区别 光学是物理学中较古老的一门应用性较强的基础性学科,要真正理解光，理解光场中可能发生的各种绚丽多彩的现象，必须从光的波动性着手，只有从光的波动理论才能看出几何光学理论的限度。光的波动性最好的体现就在于光的干涉和衍射。 ------引言 干涉和衍射现象是一切波动所特有的,也是用于判断某种物质是否有波动性的判据。光的干涉与衍射都可以得到明暗相间的色纹，都有力地证明了光的波动性 从理论上分析,干涉和衍射都是光波发生相干叠加的结果。光波叠加的原理表述为：对于真空中传播的光或在媒质中传播的不太强的光,当几列光波相遇时,其合成光波的光矢量E等于各分光波的光矢量E1,E2,E3,······的矢量和,即： E=E1+E2+E3······=∑Ei 而在相遇区外，各列光波仍保持各自原有的特性（频率，波长，振动方向等）和传播方向继续传播，就好像在各自的路径上没有遇到其他的波一样。 光的干涉与衍射都可以得到明暗相间的色纹，都有力地证明了光的波动性．但是，产生这两种现象的条件是不同的．光的干涉现象需要相干光，即两列振动情况总是相同的光源，在同一介质中相遇．例如从楔形肥皂膜上观察到的钠黄光的明暗相间条纹，或从水面油膜上观察到的彩色条纹，就属这类情况，从薄膜的前后表面反射出来的光就是相干光．而光的衍射现象产生的条件是障碍物或孔的线度与光波波长可以比拟的情况．例如从小孔观察点光源或从狭缝观察线光源就属这种情况．光经过小孔或狭缝产生非直线传播的现象，此时便可在光屏上形成明暗相间的条纹．其次，干涉条纹与衍射条纹也是有区别的，以狭缝为例，干涉条纹是相互平行、等距（宽度相同）的；而衍射条纹是平行而不等距的，中间最宽，两边条纹宽度逐渐变窄． 深入本质： 光的干涉和衍射是光的波动性的二个基本特性,它们都是光振动的迭加,其本质是相同的,那么为什么又区分为干涉和衍射，教材中曾有过这样的解释:"干涉和衍射之间并不存在实质性的物理差别.然而习惯上(虽然并不总是适当的)当考虑的只是几个波的迭加时说是干涉,而讨论大量的波的迭加则说是衍射.尽管如此,同一现象在有些地方叫做多光束干涉,而在另一些地方则叫做光栅上的衍射." 干涉现象与衍射现象的区别： 1、干涉和衍射产生的条件不同：干涉是两束相同频率、振动情况相同的光波叠加而成，衍射是无数束光的叠加。 2、条纹的情况不同：单色光双缝干涉图样是以中央明纹为中心在两边对称等间距排列的条纹，亮度从中央向两边逐渐减小；单缝衍射的图样是间距不等的明暗条纹，中央最宽最亮，两旁的亮条纹强度逐渐递减。 光的干涉 光的干涉现象的广义定义为：“两束(或多束)频率相同，振动（偏振）方向一致振动位相差恒定的光在一定的空间范围内叠加，其光强度分布与原来两束（或
光的本性(光的干涉和衍射)
高二物理光的本性（光的干涉和衍射） 一、填空题 1．关于光的本性，早期有牛顿的说和惠更斯的说；后来又有提出光的电磁说；上世纪初，为解释光电效应现象，爱因斯坦提出了说。 2．用红光做双缝干涉实验，在屏上观察到干涉条纹。在其它条件不变的情况下，改用紫光做实验，则干涉条纹间距将变______。如果改用白光做实验，在屏中央将出现______色明纹，两旁为___ _____色条纹。 3．用平行的单色光垂直照射不透明的小圆板，在圆板后面的屏上发现圆板阴影中心处有一个亮斑，这是光的________现象。 4．如图所示,(a)、(b)两幅图是由单色光分别入射到两圆孔形成的图像,由 图判断(a)是光的(选填“干涉”或“衍射”)图像.图(a)所对应的圆孔径 _____ (选填“大于”或“小丁”)图(b)所对应的圆孔孔径. 5．在太阳光照射下，水面油膜上会出现彩色的花纹，这是两列相干 光波发生干涉的结果，这两列相干光波是太阳光分别经______而形 成的。 6．如图为双缝干涉的实验示意图，若要使干涉条纹的间距变大可改 用长更__________（填长、短）的单色光，或是使双缝与光屏间的距 离__________（填增大、减小）。 7.在蜡烛和屏之间放置一块中间有一大小可调节的小方孔的不透明 板，孔的边长为1cm，现将孔径逐渐缩小，问：随着孔径逐渐变小的 过程中，屏上出现的图样将会如何变化？__________________________________________。 8.用干涉法检查工件表面的质量时,产生的干涉条纹是一组平行直线,若让劈尖的上表面略向上平移,如图(n)所示,则干涉条纹将_________.若恰当增大劈尖的倾角如图(b)所示,则干涉条纹将______ (均选填“变宽”、“变窄”或“不变”). 二、选择题 9．下列说法正确的是( ) A．麦克斯韦提出了光的电磁说 B．托马斯?杨通过光的单缝衍射实验，证明了光是一种波 C．赫兹首先通过实验证明了电磁波的存在 D．爱因斯坦为解释光的干涉现象提出了光子说 10.下列现象中属于光的干涉现象的是（） A．肥皂泡上的彩色条纹 B．隔着手指缝隙看太阳光，出现的彩色条纹 C．水面上的油膜呈现的彩色图样 D．雨后空中出现的彩虹 11.在不透明的圆板的阴影中心有一个亮斑，这是由于（） A．光的干涉现象B．光的衍射现象C．光的反射现象D．光的直线传播 12.光的电磁说不能解释的光的现象是（） A．光的直线传播。B．光的干涉。C．光的衍射。D．光电效应。 13.说法中正确的是（） Ａ.光是一种电磁波是由麦克斯韦提出的Ｂ.电磁波的存在是爱因斯坦用实验证实的 Ｃ.红外线最显著的作用是化学作用Ｄ.紫外线最显著的作用是热作用 14．在白炽灯的照射下从两块捏紧的玻璃板表面看到彩色条纹，通过狭缝观察发光的白炽灯也会看到彩色条纹，这两种现象（） A．都是光的衍射现象； B．都是光的干涉现象； C．前者是光的干涉现象，后者是光的衍射现象； D．前者是光的衍射现象，后者是光的干涉现象。 15．下列关于光波和声波的认识，正确的是（） A．光波和声波是相同本质的波，但它们在空气中传播的速度不同
光的干涉 衍射试题(含答案)
光的干涉 衍射试题(含答案) 一、光的干涉 衍射 选择题 1．太阳光照射下肥皂膜呈现的彩色,瀑布在阳光下呈现的彩虹以及通过狭缝观察发光的日光灯时看到的彩色条纹,这些现象分别属于( ) A ．光的干涉、色散和衍射现象 B ．光的干涉、衍射和色散现象 C ．光的衍射、色散和干涉现象 D ．光的衍射、干涉和色散现象 2．如图所示的双缝干涉实验，用绿光照射单缝S 时，在光屏P 上观察到干涉条纹．要得到相邻条纹间距更大的干涉图样，可以 A ．增大S 1与S 2的间距 B ．减小双缝屏到光屏的距离 C ．将绿光换为红光 D ．将绿光换为紫光 3．如图所示，半径为R 的特殊圆柱形透光材料圆柱体部分高度为 2 R ，顶部恰好是一半球体，底部中心有一光源s 向顶部发射一束由a 、b 两种不同频率的光组成的复色光，当光线与竖直方向夹角θ变大时，出射点P 的高度也随之降低，只考虑第一次折射，发现当P 点高度h 降低为 12 2 R +时只剩下a 光从顶部射出，下列判断正确的是（ ） A ．在此透光材料中a 光的传播速度小于b 光的传播速度 B ．a 光从顶部射出时，无a 光反射回透光材料 C ．此透光材料对b 1042+ D ．同一装置用a 、b 光做双缝干涉实验，b 光的干涉条纹较大 4．下列说法中正确的是__________。 A ．光从一种介质进入另一种介质时，其频率不变
B ．对同一种光学材料，不同颜色的光在该材料中的传播速度相同 C ．雨后路面上的油膜呈现彩色，是光的干涉现象 D ．光学镜头上的增透膜是利用光的衍射现象 E.光纤通信及医用纤维式内窥镜都是利用了光的全反射原理 5．关于波的干涉、衍射等现象，下列说法正确的是______________ A ．当波源与观测者相互靠近时，观测者接收到的振动频率大于波源发出波的频率 B ．在杨氏双缝干涉实验中，用紫光作为光源，遮住其中一条狭缝，屏上将呈现间距相等的条纹 C ．某人在水面上方观察水底同位置放置的红、黄、绿三盏灯时，看到绿灯距水面最近 D ．照相机镜头前的增透膜、信号在光导纤维内的传播都是利用了光的全反射原理 E.电磁波与声波由空气进入水中时，电磁波波长变短，声波波长变长 6．从物理学角度看，彩虹是太阳光经过雨滴的两次折射和一次反射形成的。如图是彩虹成因的简化示意图，其中a 、b 是两束不同频率的单色光，则两束光 A ．在雨滴中传播时，a 光的传播速度一定大于b 光 B ．以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后，a 光侧移量大 C ．以相同的入射角从水中射向空气，在空气中只有一种色光时，一定是b 光 D ．用同一装置做双缝干涉实验，a 光干涉条纹间距较大 7．甲、乙两种单色光分别通过同一双縫干涉装置得到的干涉图样如图甲、图乙所示，图丙中有玻璃砖，O 是圆心，MN 是法线，PQ 是足够长的光屏，甲单色光以入射角i 由玻璃砖内部从O 点射出，折射角为r 。则下列说法正确的是（ ） A ．乙光以i 入射时可能会发生全反射 B ．甲光的频率比乙光的频率大 C ．光的干涉现象说明光是横波 D ．甲光在玻璃砖中的临界角甲C 满足sin sin sin i C r 甲 E.若绕O 点逆时针旋转玻璃砖，PQ 上可能接收不到甲光 8．以下物理学知识的相关叙述，其中正确的是（ ）
光的干涉 光的衍射
光的干涉光的衍射 教学目标 1．对已复习过的机械波和光波进行比较，使学生能对相邻、相近和相似知识进行比较，对相同知识和方法进行归纳，从而达到新旧知识融会贯通． 2．在学生已经阅读教材的基础上，设置一些问题情景，引起学生的认真思考进而加深对光的干涉和衍射想象的理解． 教学重点、难点分析 1．复习相干光源的获得及光波的干涉和衍射的条件，双缝干涉中为什么能形成明暗相间的条纹及明暗条纹的计算方法，从而确切地理解光的干涉和衍射现象的形成． 2．在新的情景下能够运用波的分析方法解决问题． 教学过程设计 教师活动 在复习机械波时我们已经知道，干涉和衍射是波的基本特征，那么，在什么区域能看到波的干涉现象呢？ 学生活动 在波的重叠区域可以看到干涉现象． 在两列波叠加的区域一定能够看到干涉现象吗？ 两列波发生干涉是有条件的，只有两列频率相同的波相互叠加，才可使某些区域振动加强，某些区域振动减弱，并且振动加强和振动减弱的区域相互间隔． 你回答得很正确，那么如果是两列光波，我选用频率相同的波，例如：两个波源均用红色激光光源，让它们同时照射到某个区域，该区域有明暗相间的干涉条纹吗？为什么？ 没有，由于光波很短，任何两个独立的光源发出的光相叠加均不能产生干涉现象，只有利用特殊的方法从同一光波分离出两列光波，才能保证两列波的振动是完全相同的，才能发生干涉现象． 目前我们课本中介绍的相干光源有几种？ 两种．一是双缝干涉；一是薄膜干涉．这两种均是利用“分光”的方法而获得的相干波源． 好，我们先来复习双缝干涉的有关问题，双缝干涉实验是怎样获得相干波源的？
让一束单色光（例如红光）投到一个有孔的屏上，如图4-3-1所示，这个小孔就成了一个“点光源”．光从小孔出来后，就射到第二个屏的两个小孔上，这两个小孔离得很近，约为0.1mm，而且与前有关小孔的距离相等，这样在任何时刻从前一个小孔发出的光波都会同时传到这两个小孔，这两个小孔就成了两个振动情况总是相同的波源． 那么，明暗相间的条纹又是怎样形成的呢？ 对照机械波的情况，如果两列波在相叠加的区域传播的路程差为一个波长的整数倍时，该区域的振动就加强，如果两列波在叠加区域传播的路程差为半波长的奇数倍时，该区域的振动就减弱． 如图4-3-2，甲图中P点在S1S2的中垂线上，所以，两列波的路程差△s=0．所以，振动被加强，为明条纹． 乙图中，在P点上方的P1点，屏上与狭缝S1、S2的路程差△s=λ又出现明条纹．丙图中，在P1点的上方还可以找到△s=2λ的P2点，在该点上方还能找到路程差为 3λ、4λ…的点，在这些地方振动均被加强．同样，在P点的下方也能找到路程差为λ、2λ、3λ…的点．
干涉衍射总结
★衍射和干涉 1801年，英国医生杨氏所做的有名的双孔实验对于确认光的波动特征有过非常重要的意义．但同一双孔实验有时被称为双孔衍射，有时则又被称之为双孔干涉；什么时候只出现“纯干涉”，什么情况又属“纯衍射”呢？究竟干涉与衍射之间有何区别和联系？本篇短文拟就此做一简要定性的讨论． 一、光波的传播与迭加 光的干涉与光的衍射现象都是从光源发出的光波在波场中传播所产生的物理现象．运用1678年惠更斯提出的原理，引用“次波”概念，通过作图即可由已知时刻的波面S1决定其后任一时刻的波面S2，它虽然可以成功地解释许多光波传播的问题，例如，光波在透明介质表面上发生的反射，折射现象；晶体中的双折射现象；光通过开有小孔屏以后，传播方向发生偏折的现象……等等，如图1所示．但是惠更斯原理未能说明作图中为什么不存在“倒退波”的问题，也没有能定量给出次波面在波场中各点振幅贡献的大小． 经验告诉我们，两列光波在空间交会时，它们的传播互不干扰，即每列光波的传播就好象另一列光波完全不存在一样，各自独立地进行．而当两列光波在同一空间传播时，那么在它们交迭区内每点的总振动将是各列光波单独在该点产生电磁场振动的合成．这就是大家熟知的迭加原理．由于迭加的结果，在迭加区域内，光强的分布因迭加光波的相互作用而出现重新分布的现象，即空间每一点的强度并不一定等于参与迭加的各列光波单独强度之和，有的地方互相加强，有的地方互相削弱，这种出现明暗光强分布的现象．就在历史上就叫做“干涉”．不过能产生稳定的干涉图样的各光波波列必须是相干波列，而相干波列必须满足特定的相干条件．这种相干波列的迭加称为相干迭加．相干迭加时，迭加场内各点的强度分布应先由各波列的振幅迭加求得合振幅，而后再由合振幅的平方表示该点的相对强度．如果迭加点的强度等于分单独光波波列的强度之和，则属于非相干迭加． 光波和其它波动一样，具有两个基本性质：一个是构成光波的电磁场振动的可传播性，即电磁场振动以一定的速度在空间中从一点传播至另一点，各点之间的振动相互是有联系的；再者，电磁场振动具有时间和空间的周期性，即从光源发出的光波波面上的各次波不是互不相关的，它们满足相干条件，因而在决定各次波传播至观测点P的合振动时，必须顾及它们的振幅和位相随传播距离的变化而实行相干迭加．年青的菲涅耳吸取了惠更斯的次波概念，引入“次波相干迭加”的思想，将所有衍射情况引到统一的原理中来，这就是一般教课书中所说的惠更斯——菲涅耳原理．它是讨论光的干涉现象和衍射现象的理论基础． 二、纯衍射 历史上，光的衍射的特定涵义是指光波在自身传播过程中与几何光学传播规律有差异的现象，也就是传播的波面受到阻碍时，例如遇到不透明的障碍物或受到开有小孔屏的限制，屏后的波场将因受阻波面上的相干迭加而引起能量的重新分布，给出明暗条纹相间的衍射图． 应用简易的氦氖激光器很容易观察到这种明显偏离几何光学直线传播的衍射现象．如图2所示，让激光束照射在不透光的小圆屏上，在其几何阴影的中央却是一亮点；如照射在开孔屏上，中央轴线上则既可能是亮点也可能是暗点，周围均伴有明暗条纹． 如图3所示，为确定开孔屏后波场的强度分布，未受阻波面S上各点无限小面元ds均可视为新的次波波源，由惠更斯—菲涅耳原理知，波场内P点的合振动将由S面上各次波在P点贡献的振幅相干迭加而求得．由于ds在S面上的连续分布，所以振幅的相干迭加是一种积分运算，P点的合振幅可用且仅用一个如下的积分表示．
光的干涉衍射的区别
光的干涉与衍射的联系与区别 光的干涉与衍射都可以得到明暗相间的色纹，都有力地证明了光的波动性．但是，产生这两种现象的条件是不同的．光的干涉现象需要相干光，即两列振动情况总是相同的光源，在同一介质中相遇．例如从楔形肥皂膜上观察到的钠黄光的明暗相间条纹，或从水面油膜上观察到的彩色条纹，就属这类情况，从薄膜的前后表面反射出来的光就是相干光．而光的衍射现象产生的条件是障碍物或孔的线度与光波波长可以比拟的情况．例如从小孔观察点光源或从狭缝观察线光源就属这种情况．光经过小孔或狭缝产生非直线传播的现象，此时便可在光屏上形成明暗相间的条纹．其次，干涉条纹与衍射条纹也是有区别的，以狭缝为例，干涉条纹是相互平行、等距（宽度相同）的；而衍射条纹是平行而不等距的，中间最宽，两边条纹宽度逐渐变窄． 区别：第一，光的传播方式不同 干涉是若干光束的叠加。当参与叠加的各束光的传播行为可近似用几何光学中直线传播的模型描述时，这个叠加问题是纯干涉问题；若参与叠加的各束光的传播明显地不符合直线传播模型，则属衍射问题。 因此，在一般问题中，干涉和衍射的作用是同时存在的。例如当干涉装置中的衍射效应不能略去时，则干涉条纹的分布要受到单缝衍射因子的调制，各干涉级的强度不再相等。第二、光束的数量不同。 干涉是有限几束光的叠加，而衍射则是无穷多次波的相干叠加；前者是粗略的，后者是精细的。 第三、光强分布及条纹间距均匀不同。 出现的干涉和衍射图样都是明暗相间的条纹，但在光强分布（函数）上有间距均匀与相对集中的不同。 第四，数学处理方式不同 相干叠加的矢量图由干涉的折线过渡到衍射的连续弧线，由有限项求和过渡到积分运算。 联系： 第一，但从根本上讲，干涉和衍射两者的本质都是波的相干叠加的结果，只是参与相干叠加的对象有所区别，没有本质的变化。 第二，从物理角度来看，考虑叠加时的中心问题都是相位差。 总之，干涉和衍射是本质上统一，但在形成条件、分布规律以及数学处理方法上略有不同而又紧密关联的同一类现象。 光的干涉现象是两列或几列光波在空间相遇时，光强在一些区域加强，在另一些区域削弱，形成稳定的光强有规律分布的现象。光的衍射现象是光绕过障碍物偏离直线传播进入几何阴影，并在屏幕上出现光强不均匀分布的现象。光的干涉和衍射现象在屏幕上都得明暗相间的条纹，这些条纹的产生，本质上都是波的相干叠加的结果。但是光的干涉强调了两个或多个光束的叠加，对于参加叠加的几列光波都是以直线传播的模型描写的。这样的干涉可以认为是纯干涉的问题。光的衍射现象强调了光偏离开直线传播的现象，光在传播过程中遇到障碍物时，一部分子波被遮蔽，其余部分的子波叠加的结果形成了衍射条纹。尽管二者都是相干波的叠加，但是前者是有限的几列光波的叠加，而后者是无数多个子波的叠加。
光的干涉和衍射探讨
2009年 5 月 Journal of Science of Teachers′College and University May 2009文章编号：1007-9831（2009）03-0092-04 光的干涉和衍射探讨 王莉，鲁刚 （沈阳工业大学 基础部，辽宁 辽阳 111003） 摘要：为了使学生能够容易地接受光的干涉与衍射的知识，对干涉与衍射的区别和联系有深刻的理解，对干涉和衍射的概念以及它们的区别和联系加以系统的阐述．教学实践表明，通过对光的干涉与衍射现象本质的分析，使学生明白了各种现象之间的联系和各原理的适用条件，缩小了学习跨度，提高了教学效率． 关键词：光的干涉；光的衍射；光的叠加 中图分类号：O431.1 文献标识码：A 根据19世纪麦克斯韦的经典电磁理论，光是一种电磁现象．1888年赫兹通过实验进一步验证了光的本质是电磁波．从此，人们对光本性的研究进入了波动光学时期．惠更斯提出，波动传到的各点能够发射子波．菲涅耳进一步指出，这些子波经传播在空间某点相遇时可以相互叠加发生干涉现象，又可以绕过障碍物偏离直线传播进入几何阴影区发生衍射现象[1]．所以，就其本质而言，干涉和衍射是没有区别的，都是光在遇到障碍物之后所表现出的光强分布不均匀现象． 在工科院校的大学物理教学中，学生对于光的干涉与衍射的知识常常理解得不透彻，对于为什么光波有些时候表现为干涉，有些时候表现为衍射，又有时候干涉与衍射同时存在感到困惑．例如，在杨氏双缝实验中，光波经过杨氏双缝发生干涉现象，在夫朗和费双缝实验中，光波经过双缝又发生了衍射现象．本文对光的干涉与衍射现象进行了分析． 1 光的干涉 对于满足一定条件的２个或２个以上的光波，在它们相交的区域，各点的光强度与光波单独作用所生成光强度之和可能是极不相同的，有些地方的光强度近于零，另一些地方的光强度则较各光波单独作用所生强度之和大得多，这种现象称为光的干涉[2]．要产生光的干涉现象，相遇的光波必须满足３个基本条件：（1）两光源的振动频率（或光波波长）相同；（2）两光源的振动相位差要维持不变；（3）两光源的振动方向要相同．满足这３个基本条件的２个光源称作相干光源，换言之，只有相干光才能产生光的干涉现象．平时所见到２个完全独立的光源（如２只蜡烛发出的光，２盏日光灯或白炽灯发出的光）显然不是相干光源，所以就不能发生干涉现象了．但是在日常生活中很容易见到光的干涉现象，例如肥皂泡上的彩色条纹，就是光在肥皂膜上形成干涉图案．大雨之后马路低洼之处形成积水，如果水面上有油滴，在日光照射下，油膜上也会显现出各种不同彩色条纹，这些都是光的干涉现象． 对于一个纯干涉问题（衍射现象可以忽略），光在传播过程中，其波阵面没有受到明显的限制，光的传播仍按直线进行．如油膜、肥皂膜、劈尖等干涉，光线通过这些障碍物后，其光程差是由这些障碍物的厚度（或两光束之间的距离）、折射率、光线入射角度及光的波长等因素所产生的．例如：菲涅耳双面镜、菲涅耳棱镜及埃洛镜的干涉情况．另外，可以注意到，在干涉中参加干涉的光束数目是有限的，如：双光干涉是指两束光，对多光束干涉，虽然光束数目可以很多，但毕竟是个有限的量．用数学方法来处理叠加过 收稿日期：2008-09-22 作者简介：王莉（1980-），女，辽宁辽阳人，助教，硕士，从事物理课程与教学论研究．E-mail：wangli19800408@https://www.360docs.net/doc/1f3567151.html,
浅谈光的干涉和衍射的区别和联系
浅谈光的干涉和衍射的区别和联系 光是物理研究的重要对象，但在高中阶段对光的认识是有限的。光的干涉和衍射现象是光的波动性的表现，它们都是光振动的叠加，其本质是相同的。很多同学认为判别这两种现象很难，本文将从多方面讲解两种现象的不同与相同之处。 标签：光的干涉光的衍射波面光程差 光是一种电磁波，而干涉与衍射现象就是波动性的典型。若有几列波同时在一介质中传播，而且这几列波在空间某点相遇，在其相遇的区域内，任何一点处质点的振动为各列波单独在该点引起的振动的合振动，即在任一时刻，该点处质点的振动位移是各个波在该点所引起的位移的矢量和，这一规律称为波的叠加原理[1]。 一、光的干涉 两列或几列光波在空间相遇时互相叠加，在某些区域始终加强，在另一些区域始终削弱，形成稳定的强弱分布的现象被称作光的干涉。通常的独立光源是不相干的，不同的原子辐射的光波波列的初相位之间是没有一定规则的，这导致通常的探测仪器无法探测短暂的干涉现象。由于上世纪六七十年代激光的问世，光源的相干性大大提高。实现干涉的关键是保持光的相位差恒定，为了解决发光机制中初相位无规则迅速变化和干涉条纹形成要求相位差恒定的矛盾，解决办法是将同一原子所发出的光波分解成两列，使分光束通过不同的光程，这样即使原始光源的初相位变化频繁，相位差仍然稳定[2]。以杨氏双缝干涉实验为例，如图1，图中有D>>d，即屏幕到狭缝的距离远远大于双缝间距，此时有。设两光源的振动方程为，，在P点引起的振动方程为 二、光的衍射 光绕过障碍物偏离直线传播而进入几何阴影并在屏幕上出现光强不均匀分布的现象被称作光的衍射。光的衍射现象是光的波动性的最直接有力的实验证据。在研究波的传播时，总是可以找到同相位各点的几何位置，这些点的轨迹是一个等相面，叫做波面。惠更斯建立了惠更斯原理，即任何时刻波面的每一点都可以作为子波的波源，各自发出球面子波。在以后的任何時刻，所有子波的波面的包络形成整个波在该时刻的新的波面。惠更斯原理能对光的直射、反射和折射进行完美的解释，但是由于不涉及波的时空周期特性，不能够进行定量的研究。实际上，光的衍射是很细微的，需要能够掌握空间中每一点的振幅，才能够精确解释衍射现象。菲涅耳对惠更斯的假设进行了补充，发展成为了菲涅耳—惠更斯原理，即波面上的每个面积元都可以看成新的波源，它们都发出子波。波面前空间某一点的振动可以由波面上所有面积元所发出的子波在该点叠加后的合振幅来表示。以单缝的夫琅禾费衍射实验为例，如图2，线光源从S放在透镜L1的主焦面上，从透镜L1穿出的光线为一束平行光。设狭缝的宽度为a，平行光束