2022-2023学年高二物理竞赛课件：干涉与衍射的本质12

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干涉与衍射的本质

从本质上讲，干涉与衍射并无区别。都是光波相干叠加的表现。习惯上讲，干涉是指那些有限多的（分立的）光束的相干叠加，而衍射是指波阵面上（连续的）无穷多子波发出的光波的相干叠加。二者常出现于同一现象中。

例如，不是极细缝情况下的双缝干涉，就应该既考虑双缝的干涉，又考虑每个缝的衍射。单缝衍射的动态变化

根据透镜成像原理,单缝上移，零级明纹仍在透镜光轴上.

单缝上下移动:衍射图样不变.？狭缝平移（介于明暗之间）干涉相消(暗纹)

个半波带干涉加强(明纹)

个半波带中央明纹中心（个半波带）★单缝衍射明暗条纹条件干涉相消（暗纹）干涉加强（明纹）讨论实际能观察到的衍射条纹所对应的衍射角都较小,故有(1)条纹在接收屏上的位置暗纹中心明纹中心条纹宽度相邻两级暗纹间的距离IλΔx0x1x2衍射屏透镜观测屏Δx0

1中央明纹宽度Δx0

两个一级暗纹间的距离（的两暗纹间）由第一暗纹距中心的距离(f---焦距)由此可见：中央明纹的宽度正比于波长，反比于缝宽a中央明条纹的半角宽(1级暗纹对应的衍射角)中央明纹角宽度其他明纹宽度★其它明纹均有同样的宽度;而中央明纹的宽度是其它明纹宽度的二倍IλΔx0x1x2衍射屏透镜观测屏Δx0

1衍射图样中各级条纹的相对光强如图所示.

/a-(

/a)2(

/a)-2(

/a)0.0470.0171I/I0

0相对光强曲线0.0470.017sin

中央极大值对应的明条纹称中央明纹。中央极大值两侧的其他明条纹称次极大。条纹亮度(光强分布)中央明纹最亮，其它明纹的光强随级次增大而迅速减小;明条纹的分界越来越不明显。原因?

中央明纹：asin

=0所有子波干涉加强；第一级明纹：k=1，三个半波带，只有一个干涉加强(1/3)第二级明纹：k=2，五个半波带，只有一个干涉加强(1/5)缝宽变化对条纹的影响∴几何光学是波动光学在

0时的极限情形

由条纹宽度看出缝越窄（

越小），条纹宽度越宽,条纹分散得越开，衍射现象越明显；

反之，条纹向中央靠拢。当缝宽比波长大很多()时，

,各级明纹向中央靠拢，密集得无法分辨,形成单一的明条纹，这就是透镜所形成的单缝的几何光学像。显示了光的直线传播的性质。屏幕是一片亮I0sin

在

0时

回忆：在讲杨氏双缝干涉时,我们并不考虑每条缝的衍射影响;原因就是双缝干涉时,每条缝非常非常的细.可只考虑干涉，而不用考虑缝的衍射。

当缝极细（）时，sin

1，

1/2I

衍射中央亮纹的两端延伸到很远很远的地方,屏上只接到中央亮纹的一小部分(较均匀),当然就看不到单缝衍射的条纹了。注：若a<,则sin=/a>1,以上的理论分析不成立条纹散开了

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