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第3章 光的衍射 前 言 * 光的衍射现象是光波动性的另一主要标志， 也是光波在传播过程中的最重要属性之一。 * 本章将从惠更斯－菲涅耳原理出发，引出描 述光波衍射规律的菲涅耳－基尔霍夫衍射积 分，在此基础上讨论两类最基本的衍射现象 及其应用：菲涅耳衍射 （近场衍射）和夫琅 禾费衍射 （远场衍射）。 第3章 光的衍射 第3章 光的衍射 3.1 光的衍射现象 3.2 衍射的基本原理 3.3 夫琅禾费衍射 3.4 光学成像系统的衍射和分辨本领 3.5 夫琅禾费多缝衍射 3.6 衍射光栅 3.7 菲涅耳衍射 3.8 全息术 1 3.1 光的衍射现象 光的衍射：光波在空间传播遇到障碍物时，绕过障 碍物而进入其几何阴影区继续传播，并在障碍物后 的观察屏上呈现光强分布不均匀的现象。 光衍射中：光偏离直线传播的现象是不能用反射、折 射或散射予以解释的 光的衍射(圆屏、直边) 刀片边缘的衍射 圆屏的衍射 注意刀片狭缝的衍射花样 注意阴影中央的亮点 （泊松点） 2 3.1 光的衍射现象 光衍射现象的分类 根据光源、衍射屏和观察屏三者之间的相对位置，可 以将衍射现象分为两类： E A 1. 菲涅耳衍射：光源和观察屏 或二者之一距离衍射屏为有限 S 远时，所观察到的衍射。 光源 B 障碍物 观察屏 2. 夫琅禾费衍射：光源和观 察屏距离衍射屏都在无穷远 E 或相当于无穷远，在衍射屏 A 上的入射波和衍射波都可看 S 成平面波，这时所观察到的 衍射。 光源 B 障碍物 观察屏 3.2 衍射的基本原理 1.惠更斯原理 表述：在波动传播过程中的任一时刻，波面上的每一点都可 以看作是一个新的波源，各自发射球面子波。所有子波的包 络面，形成下一时刻的新波面。 光的直线传播定律的解释： 局限性：可以说明 衍射现象的存在， 但不能说明衍射过 程和其强度分布 平面波的直线传播 球面波的直线传播 惠更斯原理与光的直线传播 3 3.2 衍射的基本原理 2.惠更斯－菲涅耳原理 菲涅耳对惠更斯原理的贡献：将不同子波的干涉叠加引入 惠更斯原理，并赋予其以相应的相位和振