第二章 光的衍射 （Diffraction of light）

§1 衍射现象、惠更斯─菲涅耳原理 一.光的衍射 1.现象 衍射屏

观察屏

S ? * a 衍射屏

L?

? a S *

衍射 条纹

观察屏 L 衍射 条纹

一般地说来，上面装置中波长λ～10a

1

-3

或更大时，就能用肉眼观察到明显的衍射条纹。透过手指缝看灯，也能看到衍射条纹。 2.定义：光在传播过程中能绕过障碍物的边缘而偏离直线传播的现象叫光的衍射。 3.分类：

(1)菲涅耳衍射（Fresnel diffraction） ──光源和观察屏（或二者之一）离衍射屏的距离有限时的衍射。它也称近场衍射，其衍射图形会随观察屏到衍射屏的距离而变，情况较复杂。

(2)夫琅禾费衍射(Fraunhofer diffraction)──光源和观察屏都离衍射屏无限远时的衍射。它也称远场衍射，这种衍射实际上是菲涅耳衍射的极限情形。

2

此后我们仅讨论夫琅禾费衍射。

二.惠更斯─菲涅耳原理

（Huygens─Fresnel principle）

菲涅耳（1788-1827）对波动光学的贡献?

惠更斯─菲涅耳原理：波传到的任何一点都是子波的波源，各子波在空间某点的相干叠加，就决定了该点波的强度。

该原理的数学表达式如下：

3

n ? r dS · Q S(波前) 设初相为零dE(p)

·

p

a(Q)K(?)dE(P)?dS r

?

???0，K?Kmax ? ???K(?)??K(?)方向因子

?? ???，K?0? 2

a(Q)取决于波前上Q点处的强度。

a(Q)?K(?)2? rdE(P)?dS?cos(?t?)

r?a(Q)?K(?)2? r E(P)???S?cos(?t?)?dS

r? ?E0(P)?cos(? t??(P))

令

4