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光的衍射

光在傳播過(guò)程中,，遇到障礙物或小孔（窄縫）時(shí),，會(huì)偏離直線傳播的路徑而繞到障礙物后面繼續(xù)傳播，這種物理現(xiàn)象,，稱(chēng)為光的衍射,。衍射時(shí)產(chǎn)生的明暗條紋或光環(huán)，稱(chēng)為衍射圖樣,。

產(chǎn)生光的衍射是需要滿足一定的條件,，即障礙物或小孔的尺寸需要與光的波長(zhǎng)相當(dāng)，甚至小于光的波長(zhǎng),。由于光的波長(zhǎng)很短,，通常只有十分之幾微米，因此只有當(dāng)光射向一個(gè)針孔,、一條狹縫,、一根細(xì)絲等尺寸較小的障礙物時(shí)，才能清楚地看到光的衍射現(xiàn)象,。

其產(chǎn)生的機(jī)理是相干光波疊加的結(jié)果,。當(dāng)光源發(fā)出的光照射到小孔或障礙物上時(shí)，小孔處或障礙物的邊緣可以看成許多點(diǎn)光源（根據(jù)惠更斯原理）,。這些點(diǎn)光源是相干光源,，發(fā)出的光相互干涉，在光屏上形成明暗相間的條紋,。可產(chǎn)生以下衍射類(lèi)型的圖樣：

1.       單縫衍射：產(chǎn)生明暗相間的不等距條紋,。

2.       圓孔衍射：產(chǎn)生明暗相間的不等距圓環(huán)。

3.       圓盤(pán)衍射：產(chǎn)生明暗相間的不等距圓環(huán),，中心有一亮斑,，稱(chēng)為“泊松亮斑"。

根據(jù)衍射系統(tǒng)中光源,、衍射屏和接收屏的相對(duì)距離,，可以將衍射現(xiàn)象分為兩類(lèi)：

1.       菲涅耳衍射：當(dāng)光源到衍射屏的距離或接收屏到衍射屏的距離不是無(wú)限大時(shí)，或兩者都不是無(wú)限大時(shí)所發(fā)生的衍射現(xiàn)象,。此時(shí),，入射光或衍射光不是平行光。

2.       夫瑯禾費(fèi)衍射：當(dāng)光源到衍射屏的距離和接收屏到衍射屏的距離都是無(wú)限大時(shí),，所發(fā)生的衍射現(xiàn)象,。此時(shí),，入射光和衍射到接收屏上任意一點(diǎn)的光都是平行光,。夫瑯禾費(fèi)衍射的條件在實(shí)驗(yàn)室里可借助于透鏡實(shí)現(xiàn),。

光的衍射有以下應(yīng)用分析技術(shù)：

光譜分析：如衍射光柵光譜儀。

結(jié)構(gòu)分析：衍射圖樣對(duì)精細(xì)結(jié)構(gòu)有一種相當(dāng)敏感的“放大"作用,，故而利用圖樣分析結(jié)構(gòu),，如X射線結(jié)構(gòu)學(xué)。

衍射成像：在相關(guān)光成像系統(tǒng)中,，引進(jìn)兩次衍射成像概念,，由此發(fā)展成為空間濾波技術(shù)和光學(xué)信息處理。

全息術(shù)：衍射再現(xiàn)波陣面是全息術(shù)原理中的重要一步,。

晶體結(jié)構(gòu)測(cè)定：X光的衍射可用于測(cè)定晶體的結(jié)構(gòu),，這是確定晶體結(jié)構(gòu)的重要方法。

光的衍射在我們日常生活中的也無(wú)處不在,，如：

1.       陽(yáng)光透過(guò)樹(shù)葉縫隙的光斑：陽(yáng)光穿過(guò)樹(shù)葉縫隙時(shí),，會(huì)在地面上形成明暗相間的光斑。

2.       彩虹：彩虹的產(chǎn)生與光的折射和反射有關(guān),，但雨滴邊緣的衍射作用也參與其中,。

3.       手指擋住陽(yáng)光時(shí)的彩色邊緣：用手指擋住陽(yáng)光時(shí)，會(huì)在手指邊緣看到彩色邊緣,。

4.       光盤(pán)上的彩色條紋：光盤(pán)表面的微小凹凸結(jié)構(gòu)會(huì)使光線發(fā)生衍射,，形成彩色條紋。

5.       光柵的衍射：光線照射到具有周期性結(jié)構(gòu)的光柵上時(shí),，會(huì)發(fā)生衍射現(xiàn)象,，形成明暗相間的條紋。