光的衍射现象

    与干涉一样，衍射也是波动的重要特征．衍射是指当波遇到障碍物时偏离直线传播的现象．我们对机械波的衍射比较熟悉，但光的衍射现象却不易觉察，这是因为波的衍射现象的发生是有条件的，只有当障碍物的线度和波长在数量级上相近时，才能观察到明显的衍射现象．由于光的波长很短，一般障碍物的线度远大于它，所以我们看到的多是光的直线传播．但当光照射到诸如小孔、细缝、细丝等微小障碍物时，就能观察到明显的衍射现象．

    如图8.16所示，线光源发出的光通过较宽的狭缝时，屏上呈现出平行于狭缝的光斑，它是狭缝在屏幕上的几何投影，反映了光的直线传播特性．如果缩小狭缝的宽度到一定程度时，屏上的光斑不但不缩小，反而逐渐增大，而且光斑的亮度分布也发生变化，会呈现出明暗相间的条纹，这就是光的衍射现象．

    图8.16　光衍射现象的实验观察

    观察衍射现象的实验装置一般由光源S、衍射屏R和接收屏P三部分组成．按照它们相互距离的不同可分为两类．一类是衍射屏离光源或接收屏的距离为有限远时的衍射，称为菲涅耳衍射，如图8.17（a）．另一类称为夫琅禾费衍射，是光源和接收屏均离衍射屏无限远的情形，此时入射光与衍射光均为平行光，如图8.17（b），观察这类衍射，须用透镜将平行光聚焦于焦平面上，如图8.18（c）．由于夫琅禾费衍射是平行光，数学处理较菲涅耳衍射简单，而且在实际应用中很重要，以下各节主要就夫琅禾费衍射进行讨论．

    图8.17　菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射