光的直边衍射现象揭秘
光的衍射
光的衍射十七世纪以后人们相继发现自然界中存在着与光的直线传播现象不完全符合的事实，这就是光的波动性的表现．其中最先发现的就是光的衍射现象，并进行了一些实验研究与理论探讨．一、光的衍射现象的发现意大利物理学家格里马第（1618—1663）首先观察到光的衍射现象，在他死后三年出版的书中描写了这个实验．他使光通过一个小孔引入暗室（点光源），在光路中放一直杆，发现在白色屏幕上的影子的宽度比假定光以直线传播所应有的宽度为大．他还发现在影子的边缘呈现2至3个彩色的条带，当光很强时，色带甚至会进入影子里面．格里马第又在一个不透明的板上挖一圆孔代替直杆，在屏幕上就呈现一亮斑，此亮斑的大小要比光线沿直线传播时稍大一些．当时格里马第把这种光线会绕过障碍物边缘的现象称为“衍射”，从此“衍射”一词正式进入了光学中．但当时格里马第未能正确解释这一现象，他知道他所观察到的这一衍射现象是与光的直线传播相矛盾的，也是与当时处在统治地位的光的微粒说相矛盾的．他认为，光是一种稀薄的、感觉不到的光流体．当光遇到障碍物时，就引起这一流体的波动．格里马第把光与水面波进行类比，他认为光的这种衍射现象正类似于将石子抛入水中时，在石子周围会引起水波一样，因为放在光的传播路程上的障碍物在光流体中引起了波动，这些波传播时将超出几何阴影的边界．光的衍射现象的另一个发现者是胡克，在他所著并被看作物理光学开始形成的标志之一的《显微术》一书中，记载了他观察到光向几何影中衍射的现象．牛顿也曾重复过类似的实验，他观察了毛发的影、屏幕的边缘和楔的衍射等，从中得出结论：光粒子能够同物体的粒相互作用，且在它们通过这些物体边缘时发生倾斜．但是这一切没有对光学发展起到应有的影响．二、光的衍射理论的建立1．定性解释光的衍射现象的理论——惠更斯原理．惠更斯在前人工作的基础上，对光的衍射理论作了进一步的发展．在讨论光的传播时，他类比了声音在空气中的传播．以光速的有限性论证了光是媒质的一部分依次地向其他部分传播的一种运动，且和声波、水波一样是球面波．他提出了以他的名字命名的描述光波在空间各点传播的原理——惠更斯原理．该原理可概述如下：光源发出的波面上每一点都可看作一个新的点光源，它们各自向前发出球面次波（或称子波），新的波面是与这些次波波面相切的包络面．如图所示：S为点光源，∑为t时刻自点光源S发出的波面，∑′为t＋τ时刻的波面，虚线所画的半球面为次波波面，半经为Vτ（V为光波在各向同性的均匀介质中的传播速度）．诸次波的包络面即为新波面∑′．惠更斯原理把光的传播归结为波面的传播，用它来定性解释光的衍射现象．如图所示，平面波传播时，为前方宽度为a的开孔所阻挡，故只允许平面波的一部分通过该孔．若按光的直线传播观点，开孔后面的观察屏上只有AB区域内才被平行光照亮，而在AB以外的阴影内应是全暗的．但按惠更斯原理，开孔平面上每一点都可向前发出球面次波，这些次波的包络面在中间是平面，而在边缘处却是弯曲的，即光波通过开孔的边缘不沿原光波方向行进，故波面传到观察屏上，必然使AB外的阴影区内光强不为零，这就是光的衍射现象．惠更斯原理只能对光的衍射现象作定性解释，而不能对观察屏上的衍射光强分布作定量分析．2．定量分析光的衍射现象的理论：惠更斯——菲涅耳原理．菲涅耳在自己的研究工作中，把重点放在光的衍射上，为了克服惠更斯原理的局限性，他基于光的相干性，认为惠更斯原理中属于同一波面上的各个次波的位相完全相同，故这些次波传播到空间任一点都可以相干，他在惠更斯原理中包络面作图法同杨氏干涉原理相结合建立了自己的理论，这就是后人所称的著名的用来分析光的衍射现象的基本原理——惠更斯——菲涅耳原理．它的内容可这种简单叙述：光传播的波面上每点都可以看作为一个新的球面波的次波源，空间任意一点的光扰动是所有次波扰动传播到该点的相干迭加．根据惠更斯——菲涅耳原理，欲求波阵面S在空间某点P产生的振动，需要把波阵面S划分为无穷多个小面积元△S，如图所示：把每个△S看成发射次波的波源，从所有面元发射的次波将在P点相遇．一般说来，由各面元△S到P点的光程是不同的，从而在P点引起的振动，其振幅正比于△S，而反比于从△S 到P点的距离r，并且和r与△S的法线之间的夹角α有关，至于次波在P点所引起振动的位相与r有关．由此可见，应用惠更斯——菲涅耳原理去解决具体问题，实际上是个积分问题．在一般情况下其计算是比较复杂的．但是对于一些特定条件下的衍射，处理则可简化．这样，惠更斯——菲涅耳原理克服了惠更斯原理的不足，为定量分析和计算光的衍射光强分布提供了理论依据．三、光的衍射实验的典型分析1．菲涅耳衍射实验分析①圆孔衍射，将一束光（如激光）投射在一个小圆孔上（圆孔可用照相机物镜中的光阑）在距离孔1—2米处放置一块毛玻璃屏，则在屏上可以观察到小圆孔的衍射花样．其实验如图所示．②圆屏衍射．当一点光源发出的光通过圆屏边缘时在屏上也将发生衍射现象． 运用惠更斯——菲涅耳原理可分析出，不论圆屏的大小与位置怎样，圆屏几何影子的中心永远有光．如果圆屏足够小，只遮住中心带的一部分，则光看起来可完全绕过它，除了圆屏影子中心有亮点外没有其它影子．这个初看起来似乎是荒唐的结论，是泊松于1818年在巴黎科学院研究菲涅耳的论文时，把它当作菲涅耳论点谬误的证据提出来的．但阿拉果做了相应的实验，证实了菲涅耳的理论的正确性．③菲涅耳波带片．根据菲涅耳半波带的分析，可制作一种在任何情况下，合成振动的振幅均为各半波带在考察点所产生的振动振幅之和，这样做成的光学元件叫做菲涅耳波带片（简称波带片）．波带片的制法可先在绘图纸上画出半径正比于序数K 的平方根的一组同心圆，把相间的波带涂黑，然后用照像机拍摄在底片上，该底片即为波带片．另外还可通过光刻腐蚀工艺，获得高质量的波带片．波带片还可分为同心环带波带片、长条形波带片、方形波带片等．波带片可代替普通透镜，并具有许多优点．菲涅耳波带片给惠更斯——菲涅耳原理提供了令人信服的证据．2．夫琅和费衍射①单缝衍射．夫琅和费在1821年～1822年间研究了观察点和光源距障碍物都是无限远（平行光束）时的衍射现象．在这种情况下计算衍射花样中光强的分布时，数学运算就比较简单．所谓光源在无限远，实际上就是把光源置于第一个透镜的焦平面上，使之成为平行光束；所谓观察点在无限远，实际上是在第二个透镜的焦平面上观察衍射花样．在使用光学仪器的多数情况下，光束总是要通过透镜的，因而这种衍射现象经常会遇到，而且由于透镜的会聚，衍射花样的光强将比菲涅耳衍射花样的光强大大增加．夫琅和费单缝衍射的光强分布的计算与衍射花样的特点可由惠更斯——菲涅耳原理计算与分析得出．②圆孔衍射．如果在观察单缝衍射的装置中，用一小圆孔代替狭缝，设仍以激光为光源那么在透镜L2的焦平面上可得圆孔衍射花样．其光强分布及衍射花样四、光的衍射现象与光的直线传播的联系惠更斯——菲涅耳原理主要是措出了同一光波面上所有各点所发次波在某一给定观察点的迭加．从这里很容得出结论：当波面完全不遮蔽时，所有次波在任何观察点迭加的结果乃形成光的直线传播．如果波面的某些部分受到遮蔽，或者说波面不完整，以致这些部分所发次波不能到达观察点，迭加时缺少了这些部分次波的参加，便发生了有明暗条纹花样的衍射现象．至于衍射现象是否显著，则和障碍物的线度及观察的距离有关．总之不论是否直线传播，也不论有无显著的衍射花样出现，光的传播总是按惠更斯——菲涅耳原理的方式进行．光的直线传播只是衍射现象的极限表现．这样通过惠更斯——菲涅耳原理的理论解释，进一步揭示了光的直线传播与衍射现象的内在联系，使光的衍射理论得到了进一步的发展和完善．光的本质——波动说与微粒说的交锋十七世纪初，在天文学和解剖学等相关学科的推动下，并伴随着光学仪器的发明和制造，光学——这一曾经神秘的领域也被卓越的科学探秘者开拓出了一块醒目的空间。
光的干涉与衍射现象解析
光的干涉与衍射现象解析在我们生活的这个丰富多彩的世界里，光的存在赋予了万物色彩和形态。
而光的干涉与衍射现象，更是让我们看到了光的奇妙与神秘。
让我们先来了解一下什么是光的干涉。
简单来说，光的干涉就是两列或多列光波在空间相遇时，它们的振动相互叠加，从而在某些区域形成加强的亮条纹，在另一些区域形成减弱的暗条纹。
这就好像两支队伍同时进行正步走，如果步伐一致，力量就会增强；如果步伐相反，力量就会相互抵消。
干涉现象有一个经典的实验，那就是杨氏双缝干涉实验。
在这个实验中，一束光通过两个相距很近的狭缝，在后面的屏幕上就会出现明暗相间的条纹。
这是因为从两个狭缝出来的光就像是两个波源，它们发出的光波相互叠加，产生了干涉现象。
那么，光为什么会发生干涉呢？这是因为光是一种电磁波，具有波动性。
当两列光波的频率相同、振动方向相同，并且在相遇点有恒定的相位差时，就会发生干涉。
而光的衍射现象，则是光在传播过程中遇到障碍物或小孔时，光会偏离直线传播，绕过障碍物或从小孔中扩散出去，并在障碍物后面的屏幕上形成明暗相间的条纹。
这就好像水流遇到石头会分流绕过去一样。
衍射现象也有很多有趣的例子。
比如，我们用一个很小的针孔去看远处的灯光，会发现灯光不再是一个点，而是一个有明暗分布的光斑。
再比如，当我们用放大镜观察物体时，边缘会出现模糊的现象，这也是光的衍射造成的。
衍射现象的产生是因为光的波长与障碍物或小孔的尺寸相当或者更小。
当这种情况发生时，光就不再遵循直线传播的规律，而是会发生弯曲和扩散。
光的干涉和衍射现象有着密切的联系。
它们都表明了光的波动性，都是光在传播过程中由于波的叠加而产生的现象。
但它们也有一些区别。
干涉现象通常是两列或多列光波的叠加，需要有明确的相干光源，比如杨氏双缝干涉实验中的两个狭缝。
而衍射现象则是光在遇到障碍物或小孔时自身的弯曲和扩散，不需要特定的相干光源。
从应用的角度来看，光的干涉和衍射现象都有着广泛的用途。
在光学测量方面，干涉现象可以用来精确测量长度、角度、表面平整度等物理量。
解析光的干涉和衍射揭秘光的波动性质
解析光的干涉和衍射揭秘光的波动性质光是一种电磁波，具有波动性质。
干涉和衍射是光的波动现象，通过对其进行解析，可以更深入地了解光的性质。
一、光的干涉光的干涉是指两个或多个波源发出的光波相遇时，根据不同的相位差形成明暗相间的干涉条纹。
这一现象可以通过杨氏双缝干涉实验来解析。
杨氏双缝干涉实验中，将一束单色光垂直射到一块屏幕上，屏幕上有两个狭缝，通过这两个狭缝射出的光波在屏幕后形成干涉条纹。
干涉条纹的出现是由于两个狭缝出射的光波在其背后相遇形成干涉。
解析光的干涉现象可以通过以下几个方面来理解：1. 干涉条纹的形成：两个狭缝出射的光波在屏幕上形成交叉的干涉条纹，其明暗程度由相位差决定。
相位相同的两束光波会相长叠加，形成亮条纹，而相位相差180°的两束光波会相消干涉，形成暗条纹。
2. 干涉条纹的间距：干涉条纹的间距与波长、狭缝间距以及观察点到屏幕的距离有关。
当狭缝间距固定时，间距越小，干涉条纹越密集，反之亦然。
观察点到屏幕的距离越远，干涉条纹间距越小，反之亦然。
3. 干涉条纹的颜色：干涉条纹的颜色取决于光源的颜色和干涉条纹的波长。
单色光源产生的干涉条纹是纯色的，而复色光源会产生彩色的干涉条纹。
二、光的衍射光的衍射是指光波在通过一个小孔或者挡板的缝隙时出现的波动现象。
衍射使光束的传播方向发生弯曲或者扩散，形成辐射光的现象。
解析光的衍射现象可以从以下几个方面来理解：1. 衍射中的小孔和挡板：当光通过一个很小的孔时，光波会呈现出圆形或者抛物线状的衍射图案。
而当光通过一个挡板的缝隙时，会出现矩形或者线性的衍射图案。
2. 衍射带宽度：衍射现象中的带宽度取决于波长和缝隙尺寸的比例。
波长较长和缝隙较宽的光会形成宽带衍射，波长较短和缝隙较窄的光则会形成窄带衍射。
3. 衍射条纹的强度：衍射条纹的强度与光波的振幅和缝隙的大小有关。
当振幅较大或缝隙较窄时，衍射条纹的强度会增加。
三、光的波动性质的揭秘通过对光的干涉和衍射现象的解析，我们可以得出光具有波动性质的结论。
光的衍射观察光的衍射现象
光的衍射观察光的衍射现象光的衍射是一种光波传播过程中的重要现象，它可以帮助我们更好地理解光的本质以及光与物体相互作用的方式。
在这篇文章中，我们将探讨光的衍射现象及其观察方法。
首先，我们需要了解什么是衍射。
光的衍射指的是光波通过一个孔或者遇到一个边缘时，波的传播方向会发生改变，并且会出现一定的波阻抗现象。
这种现象是由光波的波动特性所决定的，而不是光的粒子性质所导致的。
光的衍射现象可以通过多种实验进行观察和验证。
其中一种简单而经典的实验是夫琅禾费衍射实验。
我们可以使用一块细缝，将光线照射到细缝上，观察光线经过细缝后在屏幕上形成的衍射图样。
这些图样常常呈现出明暗相间的条纹，称之为衍射条纹。
通过观察衍射条纹，我们可以得到一些关于光波的信息。
首先，衍射条纹的空间间距和细缝的宽度有直接的关系。
这是因为细缝的宽度决定了光波在通过细缝时的衍射程度，而衍射程度又直接影响了衍射条纹的间距。
因此，通过测量衍射条纹的间距，我们可以精确地测量光波的波长和细缝的宽度。
此外，衍射还可以用来解释一些微小的现象。
例如，当我们看到微小物体后面的光出现扩散现象时，实际上就是因为光的衍射造成的。
同样地，衍射现象也可以解释为什么我们在夜晚看到的月亮有时会呈现出光晕的光现象。
除了通过实验观察，还可以通过模拟光的衍射现象来更好地理解光的衍射。
计算机模拟技术在模拟光的衍射过程中起到了关键作用。
我们可以使用计算机程序对特定的衍射情况进行模拟，并观察模拟结果。
这种方法不仅可以帮助我们更加深入地理解光的衍射过程，还可以帮助我们预测和设计一些实际应用中的光学器件，如光学衍射片、光栅等。
在实际应用中，光的衍射现象被广泛运用于各种光学领域。
例如，在天文学中，通过研究光的衍射现象，我们可以推测出恒星的大小和形状；在显微镜和望远镜中，通过利用光的衍射现象，我们可以观察到更加细微的物体和更远的天体；在激光技术中，通过控制光的衍射现象，我们可以实现精密的测量和高分辨率的成像。
光的衍射现象解析
光的衍射现象解析光的衍射现象是光波传播过程中的一种特殊现象，它是由光波和物体之间的相互作用引起的。
在本文中，我们将对光的衍射现象进行深入解析，并探讨其背后的原理和应用。
一、光的衍射现象的定义与特点光的衍射是指光波在遇到障碍物或通过较小的孔时，光波的传播方向发生改变，产生出弯曲的现象。
光的衍射具有以下几个特点：1. 衍射是波动性的表现：光的衍射现象可以用波动理论来解释，它体现了光具有波粒二象性的特性。
2. 衍射是波阵面传播过程中的面聚焦和发散：当光线通过一个窄缝或孔洞时，它会以波阵面为单位进行传播，并在窄缝或孔洞附近聚焦和发散。
3. 衍射现象在边缘处产生明暗条纹：在光的衍射中，会在边缘产生明暗相间的条纹，这种现象被称为衍射条纹，是光的干涉与衍射的结果。
二、光的衍射现象的原理光的衍射现象可以通过菲涅尔衍射原理或惠更斯-菲涅尔原理来解释。
1. 菲涅尔衍射原理：菲涅尔衍射原理是基于波阵面传播的法则，它认为光波的传播可以用一系列的波阵面来描述。
当光波通过物体的边缘或孔洞时，波阵面将以圆形或球面波的形式传播，引起光的弯曲和衍射现象。
2. 惠更斯-菲涅尔原理：惠更斯-菲涅尔原理是在波动光学中广泛应用的一条原理，它认为光波的每个点都可以作为次波源，次波源发出的球面波与其他次波源发出的波进行干涉，最终形成观察者所看到的光的衍射图样。
三、光的衍射现象的应用光的衍射现象在实际应用中有着广泛的应用。
1. 衍射光栅：光栅是一种经过特殊制备的平行刻痕系统，它利用光的衍射现象来分析光谱成分，广泛应用于光谱测量、光谱仪器等领域。
2. 激光干涉：光的衍射现象可以与光的干涉现象相结合，形成激光干涉现象。
这种现象被广泛应用于激光测量、光学干涉仪等领域。
3. 光学显微镜：光学显微镜利用光的衍射现象来观察样本的结构和细节。
通过光的衍射，可以放大样本的图像，并观察到微观结构。
4. 光学望远镜：光的衍射现象也应用于光学望远镜中，通过调节光的衍射现象，可以改变光的聚焦和成像效果，实现观测远距离物体的目的。
光的衍射探索光的衍射现象的产生与特点
光的衍射探索光的衍射现象的产生与特点光的衍射是光线通过孔隙、物体边缘等不透明或半透明的障碍物后，产生出一组新的光线的现象。
这一现象早在17世纪就被科学家们所注意并研究。
光的衍射现象的产生与特点，对于我们了解光的性质和光学理论的发展具有重要的意义。
一、光的衍射现象的产生光的衍射现象的产生是由于光波的特性决定的。
光是一种波动性质的电磁辐射，可以看作是一系列振荡的电磁场。
当光线通过一个孔隙或物体边缘时，光波遇到了障碍物的边缘，这时发生了不同传统速度的部分让位给另一部分，产生了辐射波的重叠，形成了一系列新的波峰和波谷。
二、光的衍射现象的特点1. 衍射的波长决定了衍射现象的特征。
在衍射现象中，波长是一个关键参数。
通常情况下，波长越大，衍射效果越明显。
光的波长范围很宽，从红光的700纳米到紫外线的400纳米左右，因此，光的衍射现象在可见光范围内是十分显著的。
2. 衍射的强度取决于孔隙或边缘的大小和形状。
孔隙或边缘的形状对光的衍射效果有很大的影响。
当孔隙的大小接近光的波长时，衍射效果最显著。
圆形孔隙和方形孔隙是两种常见的形状，其衍射效果各有特点。
边缘的形状也会对衍射效果产生影响，圆形边缘会产生圆形的衍射图样，而直线边缘则会产生直线形的衍射图样。
3. 衍射的角度与波长和孔隙尺寸有关。
光的衍射效果会导致光的传播方向发生偏转。
衍射角度与波长和孔隙尺寸有一定的关系。
当波长固定时，孔隙尺寸越大，衍射角度越小；反之，孔隙尺寸越小，衍射角度越大。
4. 衍射是光的波动性的重要体现。
光的衍射现象是波动光学的基本内容之一，它从宏观上体现了光的波动性质。
通过对光的衍射现象的研究，可以更深入地了解光的性质，为光学理论的发展提供重要的依据。
5. 衍射的观察需要合适的条件。
由于光的衍射是一种微弱的现象，观察时需要一定的条件。
合适的光源、适当的观察距离、精细的衍射装置都是观察光的衍射现象的关键。
现代光学研究中，通过激光等高度定向的光源，以及精密的衍射装置，可以更加深入地研究光的衍射现象。
光学如何分析光的衍射现象
光学如何分析光的衍射现象光学领域是研究光的传播、反射、折射、衍射等现象的科学学科。
其中，光的衍射现象作为一种重要的光学现象，具有广泛的应用价值和理论研究意义。
本文将通过解析和分析光的衍射现象，探讨光学如何应用分析这一现象。
1. 光的衍射现象的基本原理光的衍射现象是指光通过孔径或者物体边缘时，发生了偏折和扩散的现象。
这种现象的产生是由于光波传播时受到障碍物的影响，使得波前的形状和传播方向发生改变。
根据惠更斯-菲涅尔原理，光传播中的每个点都可以看作是新的波源，所有这些波源再次发出的波将会叠加形成新的波前分布，从而产生衍射现象。
2. 衍射现象的特征与表现形式光的衍射现象具有以下几个特征和表现形式：a. 衍射的程度与光的波长有关：波长较短的光更容易发生衍射，而波长较长的光则衍射现象较弱。
b. 衍射的程度与孔径或者障碍物的大小有关：大尺寸的孔径或者大尺寸的障碍物会导致更明显的衍射现象。
c. 衍射光的强度分布：根据不同的衍射方式，衍射光的强度分布会呈现出不同的形态，如单缝衍射和双缝衍射中出现的明暗相间的干涉条纹等。
3. 衍射现象的实验方法与技术为了研究和分析光的衍射现象，光学学者们开发了一系列实验方法与技术。
其中比较常见的有以下几种：a. 单缝衍射实验：通过在一个屏幕上设置一个狭缝，使得光通过狭缝后发生衍射，观察并测量衍射光的强度分布，从而分析衍射现象。
b. 双缝衍射实验：在屏幕上设置两个相邻的狭缝，并使得光通过这两个狭缝后发生衍射，观察并测量干涉条纹的位置和形态，来研究衍射和干涉的关系。
c. 衍射光栅实验：利用光栅的特殊结构，将光分成许多狭缝，并使得光通过光栅后发生多次衍射，从而实现光的分光和波长分析。
4. 光学如何分析光的衍射现象光学科学家通过理论分析和实验研究，提供了许多方法和工具来分析光的衍射现象。
其中一些重要的分析方法包括：a. 菲涅尔衍射公式：通过解析的方法，推导出了针对不同孔径和障碍物形状的光的衍射公式，可以用来计算和预测衍射光的强度和分布。
光学第4章光的衍射
菲涅耳还指出，对于t 时刻波阵面上给定面元dS，
它在P点的振幅由下式决定
a(Q)K ( )
dA( p)
r
dS
★
K( ):方向因子
光源
nˆ
dS ● Q
r
dA(p)
P·
t时刻波前
a(Q ) 取决于波前上Q点处的强度
5
a(Q)K ( )
dA( p)
r
dS
nˆ
dS ● Q
r
dA(p)
P·
若取波阵面上各点发
如果单缝波阵面AB 被分成奇数个半波带， 则由于一对对相邻的半波带发出的光都分别在P点相互抵消， 最后还剩一个半波带发出的光到达P点， 因此P点应是明条纹中心
23
3. 明暗条纹分布规律
B
aC
A
2
当
a sin 0 0
波带就是AB 波阵面， 各衍射光光程差等于零，
在P点仍然是明条纹， P点位置在透镜的焦点处
AC asin
当
a sin
(2k
1)
2
AC长度等于半波长奇数倍
k 1,2,3.....
意味着：单缝波阵面AB为被分成奇数个半波带
22
3. 明暗条纹分布规律
E a sin 2k
2
B
aC
A
2
k 1,2,3.....
●P
a sin (2k 1)
2
k 1,2,3.....
上式用衍射角表示的 明条纹中心位置
E
10
§9 单缝的夫琅禾费衍射
一．单缝的夫琅禾费衍射
E
1. 实验装置 L1
L2
S
a
L1、L2为透镜，平行放置，中心在一条直线上， a 为狭缝，狭缝面垂直透镜主轴，
光学光的衍射现象及衍射公式解析
光学光的衍射现象及衍射公式解析光学领域是研究光的传播、干涉和衍射等现象的学科。
光的衍射现象是光学中一项重要的现象，它是光通过一个或多个孔或物体后所产生的偏离直线传播方向的现象。
在本文中，我们将详细介绍光的衍射现象以及相关的衍射公式。
一、光的衍射现象光的衍射现象是由于光传播过程中的波动性导致的。
当光通过一个孔或物体时，由于它的衍射现象，光束会出现偏折和扩散。
这种现象可以用两个经典的衍射实验来进行说明。
1. 杨氏双缝干涉实验杨氏双缝干涉实验是用来观察光的衍射现象的经典实验之一。
在实验中，一束单色光通过两个相邻的狭缝，然后在屏幕上形成一系列交替的明暗条纹。
这些条纹是由光波传播过程中的衍射现象引起的，通过观察这些条纹的位置和间距，我们可以研究光的波长和干涉特性。
2. 单缝衍射实验单缝衍射实验也是常用的观察光的衍射现象的实验之一。
在实验中，一束单色光通过一个狭缝后，在屏幕上形成一个中央亮度较大的主极大，以及两侧亮度逐渐减弱的次级极大。
这些亮度的变化是由光波经过狭缝后形成的波前衍射引起的。
二、光的衍射公式光的衍射现象可以用一些数学公式来描述和分析。
在实际应用中，我们常用的两个衍射公式是夫琅禾费衍射公式和菲涅尔衍射公式。
1. 夫琅禾费衍射公式夫琅禾费衍射公式是用来描述光通过一个狭缝或一个圆孔后的衍射现象的公式。
根据夫琅禾费衍射公式，通过一个狭缝或圆孔的光衍射角度与光的波长和狭缝（或圆孔）的尺寸有关。
2. 菲涅尔衍射公式菲涅尔衍射公式是用来描述光通过一个平面透光物体后的衍射现象的公式。
通过菲涅尔衍射公式，我们可以计算出经过平面透光物体后的光的强度分布，并且可以通过调整物体的形状和尺寸来控制光的传播和衍射特性。
三、应用与研究通过对光的衍射现象和衍射公式的研究，人们可以更好地理解和应用光学现象。
在实际生活和工业应用中，光的衍射现象广泛应用于光学显微镜、光学成像、光纤通信等领域。
同时，光的衍射现象也是研究光波性质和计算光传播的基础之一。
光的衍射实验揭示光的衍射现象
光的衍射实验揭示光的衍射现象光的衍射是光通过狭缝或物体边缘时，光波的传播方向发生改变的现象。
光的衍射实验是揭示光的衍射现象的重要方法之一。
本文将介绍光的衍射实验和实验结果，以及对光的衍射现象的解释。
光的衍射实验通常可以通过一条窄缝和一个屏幕进行。
将光源置于窄缝后，光经过窄缝后会形成一个波前，而这个波前会向四周辐射，经过一段距离后到达屏幕上。
实验可以通过观察屏幕上形成的亮暗条纹来研究光的衍射现象。
实验结果表明，当窄缝越窄时，屏幕上的亮暗条纹越清晰。
这是因为窄缝越窄，光越容易发生衍射，波前的形态和干涉产生的亮暗条纹就越明显。
当窄缝足够宽时，屏幕上的亮暗条纹就不再清晰可见。
光的衍射现象可以通过光的波动性来解释。
光的波动性表现为光的传播遵循波动方程，即光在传播过程中会发生波动和干涉。
当光经过窄缝时，窄缝成为新的波源，这个波源会辐射出一系列的次级波源。
这些次级波源会干涉，形成亮暗条纹。
光的衍射现象还可以用惠更斯原理来解释。
惠更斯原理认为，每个波前上的每一点都可以看作是次级波源。
当这些次级波源发出次级波时，次级波相互干涉会形成新的波前。
这个波前的形态决定了光的传播方向和干涉亮暗的分布。
光的衍射实验除了窄缝实验，还可以通过光通过物体边缘的实验来研究光的衍射现象。
当光通过物体边缘时，物体的边缘会成为次级波源，辐射出新的次级波，并形成衍射和干涉现象。
这可以通过观察光通过狭缝或光栅时形成的亮暗条纹来研究。
光的衍射现象在日常生活中有着广泛的应用。
例如，在显微镜中，光的衍射现象使我们能够看到非常小的细胞和组织结构。
在天文学中，光的衍射现象使我们能够观测到天空中的星星和行星。
在光学仪器中，光的衍射现象也是调整镜头和光学元件的重要方法。
总结：光的衍射实验揭示了光的衍射现象，即光在通过窄缝或物体边缘时会发生波动和干涉。
光的衍射现象可以通过观察屏幕上的亮暗条纹来研究。
光的衍射现象可以用光的波动性和惠更斯原理解释。
这个实验结果对于光学研究和应用具有重要意义。
大学物理课件--光的衍射现象与原理-[福州大学...李培官]
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二.惠更斯-菲涅尔原理
1.惠更斯原理：
平 面 波
球 面 波
1）媒质中任一波面上的各点，都是发射子波的新波源。
2）其后任意时刻，所有子波的包络面就是新的波面。
只能确定衍射后波面的形状；而①不能说明振幅和相位的变化； ②无法解释衍射后波的强度分布；③无法解释波为什么不向后 传播的问题。
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2.惠更斯-菲涅尔原理：
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欢迎指导
谢谢
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菲涅耳在惠更斯原理基础上加以补充，给出了关于位相和振 幅的定量描述，提出子波相干叠加的概念。 从同一波面上各点发出的子波，在传播到空间某一点时， 各个子波之间也可以互相迭加而产生干涉现象。 这个经菲涅尔发展的惠更斯原理称为惠更斯—菲涅耳原理 波在前进过程中引起前方P点的总振动，为面 S 上各面元 dS 所产生子波在 该点引起分振动的迭加。 面元 dS 所产生的子波在 P 点 引起光振动的振幅：
a
o
f
l0
l
明纹位置： x ( 2k 1) f 2a
② 明条纹宽度：
k 1,2,3,
2 21 a
中央明纹
2 f 线宽度 l0 a
角宽度
次级明纹
l x k x k 1
f xk a
l 0 2l
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3.讨论：影响条纹分布的因素
(1)缝宽对衍射图样的影响 缝越窄，衍射就越显著；缝越宽，衍射就越不明 显. 当缝宽 a 时，各级衍射条纹向中间靠拢， 密集的无法分辨，只显出单一的明条纹. 因此光的直 线传播现象，是衍射现象的极限情形. 缝宽对条纹分布的影响： a 变小，条纹变宽； a 变大，条纹变窄。
n
dS
S
光的衍射衍射现象及单缝衍射的研究
光的衍射衍射现象及单缝衍射的研究光的衍射现象是光波通过物体边缘或小孔传播时产生的一种现象。
它是光学中的重要现象之一，也是研究光波本质的重要方法之一。
其中，单缝衍射是衍射现象中的一种典型情况。
本文将重点讨论光的衍射现象及单缝衍射研究的相关内容。
1. 光的衍射现象光的衍射现象是指光波通过一系列小孔、细缝或物体边缘时发生的偏离直线传播方向的现象。
衍射现象的本质是波动的传播特性导致的，特别是当光波的波长与衍射物的大小相比时，衍射现象表现得非常突出。
光的衍射现象具有以下几个重要特点：- 衍射现象只会在光波遇到边缘或小孔时发生，且当小孔或物体边缘的尺寸接近光波波长时，衍射现象更加显著；- 衍射现象会形成不同程度的光强分布图案，通常会出现明暗相间的干涉条纹；- 衍射现象在光的传播过程中不会改变光的频率和波长，只会改变传播方向。
2. 单缝衍射在光的衍射现象中，单缝衍射是最简单、最容易理解的情况之一。
单缝衍射是指当一束平行光通过宽度较窄的单缝时，会出现光的偏折和干涉效应，形成特定的衍射图案。
单缝衍射的特点如下：- 当单缝的宽度与光波波长接近时，衍射现象更加显著；- 在远离单缝的观察屏幕上，会出现明暗相间的衍射条纹，其中中央最亮，两侧逐渐暗淡；- 单缝衍射的衍射角度与缝宽成反比，衍射角度越大，干涉条纹越密集。
3. 单缝衍射的研究单缝衍射的研究对于揭示光的波动性质、光的传播规律以及光的干涉现象具有重要的科学意义。
科学家通过实验和计算方法进行了广泛的研究，以下是一些重要的研究结果和成果：- 托马斯·杨的双缝干涉实验。
杨氏实验是19世纪初对光的波动性质研究的里程碑之一。
他利用双缝衍射现象，观察到光的干涉条纹，从而证明了光是一种波动现象。
- 单缝衍射的数学表达。
通过波动光学理论和互补斯涅尔衍射理论，科学家们成功地将单缝衍射的现象和规律用数学模型进行了描述和解释，并得出了一系列重要的公式和近似解。
- 应用于光学测量和衍射光栅。
光的衍射现象
观察比较方便，但定量计算却很复杂（需完成复杂 的Fresnel积分）。
2.Fraunhofer衍射（远场衍射）
光源和光屏到障碍物或孔隙的距离可以认为是无限远 的，即实际上使用的是平行光束。比Fresnel衍射更重 要。
L2
L1பைடு நூலகம்
S
o
Fraunhofer衍射可通过使用简单实用的方法——半波带 法得到重要而近似准确的结果。
a
a
2
U ( ) C eikr dx
a
2
C eikxsin dx
a
C
eikx sin
ik sin
x a
|2
x a 2
2
2
C
1
ika sin
ika sin
[e 2 e 2 ]
ik sin
C 1 2i sin( ka sin )
ik sin
2
2C
sin(
ka
sin
2
)
ac
sin
k sin
d
在光孔和接收范围满足傍轴条件情况下， 0 0，
r r0 （场点到光孔中心的距离）
U (P) i U 0(Q)eikrd
r0 (0 )
三、衍射现象的分类
分类的标准——按光源和考察点（光屏）到障 碍物距离的不同进行分类。
1 Fresnel衍射（近场衍射）
障碍物（孔隙）距光源和光屏的距离都是有限的，或 其中之一是有限的。
A
(b) n为偶数
半波带法中的振动矢量图
A(P0 )
1 2
[ A1
(1)n1
An
]
讨论：1）自由传播情形，整个波前裸露
f (n ) 0,从而An 0
光的衍射现象的解释与应用
光的衍射现象的解释与应用光的衍射是指光通过绕过物体边缘或通过孔径后，出现波动的现象。
这种现象是由于光的波动性质引起的，衍射的具体表现形式可以是光的弯曲、扩散或干涉等。
本文将解释光的衍射现象，并探讨其在日常生活和科学领域中的一些重要应用。
一、光的衍射现象解释光的衍射现象最早由英国科学家荷兰斯·赫谟斯在16世纪中叶发现并描述。
当光通过一个具有一定尺寸的物体边缘时，由于光的波动性质，光将朝各个方向传播，而不仅仅是直线传播。
这样在物体边缘周围形成一系列的光的弯曲和交叠，形成衍射图样。
衍射的弯曲程度和衍射图样的形状取决于光的波长、物体尺寸和物体形状等因素。
二、光的衍射应用1. 衍射光栅衍射光栅是一种利用光的衍射现象制造的光学元件，它是由一系列均匀分布的透明间隔和不透明间隔组成的。
当入射光通过衍射光栅时，会发生衍射现象，不同波长的光波会以不同的角度散射出去。
这可以用于光谱学研究、光学成像和激光技术等领域。
2. 衍射成像衍射成像是利用光的衍射现象进行影像形成的技术。
通过特殊的光学装置，将光线通过衍射介质，使其发生衍射，然后再经过透镜或其他光学元件进行光的聚焦。
这种方法能够实现高分辨率的成像，应用于显微镜、望远镜和干涉仪等设备。
3. 衍射声波除了光波，声波也可以发生衍射现象。
在声波传播中，当遇到物体边缘或孔径时，声波会因衍射而扩散和弯曲。
这种现象在建筑设计、声学工程和声波成像等领域具有重要的应用。
例如，在剧院建筑设计中，通过调整围墙的形状和孔洞的位置，可以利用声波衍射效应改善剧场音质。
4. 衍射天文学光的衍射现象在天文学研究中也有着重要的应用。
例如，在天文望远镜中，利用衍射现象可以通过探测星光的衍射图样来解析星系的结构和运动。
这种技术被称为光学干涉测量，对于研究星系演化、黑洞和引力波等现象提供了重要的观测手段。
总结：光的衍射现象是由光波的波动性质引起的，通过绕过物体边缘或通过孔径，光波会发生弯曲和交叠，形成衍射图样。
光的衍射实验研究光的衍射现象
光的衍射实验研究光的衍射现象光的衍射是光通过孔径或物体边缘传播时，遇到物体的边缘或孔径时发生偏折的现象。
光的衍射现象在日常生活和科学研究中都具有重要意义，在物理学、光学等领域中有广泛应用。
本文将介绍光的衍射实验以及通过实验研究光的衍射现象的过程和结果。
一、实验装置和方法为了研究光的衍射现象，我们需要准备以下实验装置和材料：1. 激光器或光源：用于产生单色、单一波长的光。
激光器是较常用的选择，因其单色性好。
2. 狭缝或孔径：用于产生光的干涉或衍射，可以通过调节孔径的大小来观察不同的衍射效果。
3. 屏幕：用于接收光的衍射图样并观察。
实验步骤如下：1. 将光源放置在一定距离外的适当位置，保持光源的稳定。
2. 调节孔径的大小和位置，使光通过狭缝或孔径后能够正确照射到屏幕上。
3. 观察屏幕上的衍射图样，记录下观察到的现象，并进行分析和研究。
二、光的衍射现象通过光的衍射实验，我们可以观察到以下一些典型的光的衍射现象：1. 衍射的干涉条纹：当光通过狭缝或孔径后，在屏幕上可以观察到一些亮暗交替的条纹。
这是由于光经过孔径后，发生了衍射，并在屏幕上形成干涉现象。
2. 衍射的弯曲现象：当光通过较小的孔径或物体边缘时，光会发生弯曲现象，使得光的传播方向发生偏折。
这种现象也是光的衍射现象之一。
3. 衍射的角度变化：不同波长的光经过孔径或物体边缘后，由于其波长不同，衍射角度也会发生变化。
通过实验我们可以观察到这种现象，并从中研究光的色散特性。
三、实验结果与分析通过光的衍射实验，我们得到了以下实验结果和分析：1. 干涉条纹的结果：观察到的干涉条纹呈周期性的亮暗交替分布，条纹间隔与光的波长和孔径或物体边缘的大小有关。
这证实了光的衍射现象是由波动性产生的，并与传播介质和物体的特性有关。
2. 弯曲现象的解释：当光通过狭缝或孔径时，由于光的波动性，光的传播方向会发生偏折，这使得观察到的光线呈现出弯曲或偏离原来的方向。
这种现象也可以用光的波动性来解释。
如何解释光的衍射现象
如何解释光的衍射现象光的衍射现象是光通过物体边缘或孔洞时呈现出的扩散现象。
它是光的波动性质所决定的，并且是光学领域研究中的重要现象之一。
光的衍射现象广泛应用于各个领域，例如天文学、光学仪器等。
本文将介绍衍射现象的基本概念、衍射的原理以及衍射的应用。
一、光的衍射现象的基本概念光的衍射现象是指当光线通过孔洞或物体的边缘时，光线会发生扩散和弯曲现象。
这是因为光具有波动性质，在通过物体边缘或孔洞时，会受到物体的遮挡和干涉的影响，形成光的弯曲和扩散。
二、光的衍射的原理光的衍射现象可以通过菲涅尔-柯西原理来解释。
该原理认为，每个点都可以看作是一个次波源，通过次波源的叠加作用，形成了衍射现象。
当光线通过一个孔洞时，光线会呈现出中央亮度高，两侧亮度逐渐减弱的分布，这就是衍射斑图的形成。
而当光线通过物体的边缘时，会产生衍射波，使得原本直线传播的光线发生弯曲和扩散。
三、光的衍射的应用1. 衍射光栅：衍射光栅是利用衍射现象的一种常见光学器件。
通过将一系列的平行孔洞或凹槽排列在透明介质中，当光线通过衍射光栅时，会发生衍射现象，形成特定的衍射图案。
衍射光栅广泛应用于光谱仪、光学传感器等领域。
2. 衍射望远镜：衍射望远镜是利用衍射现象来提高观测分辨率和减小光学系统的尺寸的一种光学仪器。
它通过光的衍射原理来增强望远镜的分辨率，使得观测到的细节更加清晰。
3. 衍射图案的应用：光的衍射图案具有独特的特征，可以应用于图像处理、密码学等领域。
例如，衍射图案可以用来进行图像的加密和解密，提高图像传输的安全性。
4. 衍射的波长测量：光的波长是光的特性之一，通过衍射现象可以测量光的波长。
通过将光线照射到一个具有已知孔径的孔洞上，利用衍射现象可以测量出光的波长，这在光学仪器的校准和测试中具有重要意义。
综上所述，光的衍射现象是光学研究中重要的现象之一，它是由光的波动性质所决定的。
通过了解光的衍射现象的基本概念、原理和应用，我们可以更好地理解和利用光的特性，从而在各个领域中应用衍射现象来实现更多的科学研究和技术创新。
菲涅耳直边衍射
菲涅耳直边衍射光波通过具有直边的障碍物在有限距离处产生的衍射现象。
如图1-22-38所示，假设S是与障碍物直边平行的线光源（一段垂直于纸面的发光直灯丝），D是具有直边的不透光屏，其直边与纸面垂直，MM′是观察衍射现象的幕或光屏。
按照几何光学，屏上P点以下应为阴影区，P点以上应为有光照射的明亮区。
实际上，靠近边界的阴影区内仍有相当强度的光，强度逐渐减小到零；靠近边界的明亮区域中有若干条明暗相间的条纹，这就是光通过直边后的衍射现象（图1-22-39）。
直边衍射中光强度的分布规律，可以用波带法进行分析。
图1-22-38中CC′是线光源S的柱面波面，假设沿着直边方向把这个波面分割成许多个直条形波带，这些波带在观察点P产生的振幅互相叠加，就可以得到总振幅。
图1-22-40中a1代表对着P点的第一个波带在P点产生的振幅矢量；a2代表第二个波带产生的振幅矢量，第二个波带离P点稍远，它产生的振动相位落后一些，因此矢量方向与a1相差一个小的角度，并稍微短些；同样，a3、a4代表第三、第四个波带在P点产生的振幅矢量，等等。
大量的振幅矢量相接，将形成一条螺线，终端趋近于Z.AZ代表合振幅矢量，它的长度表示合振幅的大小。
如果去掉障碍物，原来被遮住的波带对P点的作用也可以用类似的矢量叠加方法来研究，振幅矢量连接成的曲线在第三象限，形状与上半支相似。
如果每条波带的面积为无限小，则得到的曲线为一条光滑的螺线（图1-22-41）。
这条螺线叫做考纽螺线。
下面利用考纽螺线来分析P点上方（明亮区域）和P点下方（阴影区域）光强度的分布规律。
在P点上方，例如P′点（图1-22-38），与P点相比，相当于a1波带的下方又露出几个波带，于是振幅矢量的起点A将沿螺线向下移动，假定移到M′点（图1-22-42），则M′Z就是在P′点的合振幅。
P′点离P点越远，M′点沿螺线移动越接近Z′点。
在这个过程中，合振幅矢量的长度有时长、有时短，即表示P点上方各点的光强度按一定规律发生强弱变化，但光强度不为零，当P′点离P点足够远时，合振幅矢量Z′Z，这以后光强度不再变化，与光波未受障碍物阻挡时相同。
光的衍射现象及其应用解析
光的衍射现象及其应用解析光是一种电磁波，当它通过物体边缘或孔径时，会发生衍射现象，即光的传播方向发生改变并在周围产生干涉和衬托效果。
衍射现象在自然界和科学研究中都有着广泛的应用。
本文将对光的衍射现象进行解析，并探讨其在实际应用中的价值和作用。
一、光的衍射现象解析光的衍射现象是由于光波在通过一个孔径时发生了偏折和干涉效应所致。
根据衍射的对象不同，光的衍射可以分为孔径衍射和物体衍射。
1. 孔径衍射孔径衍射是指光通过一个小孔或狭缝时发生的衍射现象。
根据衍射孔径的尺寸和光波的波长，可以观察到不同的衍射效果。
当孔径尺寸大于光波的波长，衍射效应并不明显；而当孔径尺寸小于光波的波长，衍射效应则非常明显。
2. 物体衍射物体衍射是指光通过一个具有复杂形状的物体表面时发生的衍射现象。
物体衍射可以产生各种有趣的光的分布效应，如多重衍射、衍射图案等。
这些衍射效应不仅可以观察到，还可以用来进行物体结构的分析和测量。
二、光的衍射应用解析光的衍射现象在许多领域都有重要的应用价值，下面将分别从物理学、工程技术和生物医学三个方面对其应用进行解析。
1. 物理学应用在物理学中，光的衍射广泛应用于光学仪器的设计和研究中。
例如，在望远镜、显微镜和光栅等光学仪器中，利用光的衍射效应可以增强成像的清晰度和分辨率，提高仪器的性能。
此外，物体的衍射现象也为研究光学理论提供了重要的实验现象。
2. 工程技术应用在工程技术领域，光的衍射应用非常广泛。
例如，在光学传感器中，通过利用光的衍射效应可以实现对物体形状、尺寸和表面特征等的测量和检测。
此外，光的衍射还可以应用于激光加工、光纤通信、光存储等领域，为工程技术的发展提供了有效的方法和手段。
3. 生物医学应用在生物医学领域，光的衍射应用也日益重要。
通过利用光的衍射效应，可以实现对生物细胞和组织的显微成像、分析和诊断。
例如，衍射成像技术可以在非侵入性的情况下观察细胞结构和功能，为科学家提供重要的研究工具。
光的微粒模型对直边衍射和单缝衍射现象的解释
光的微粒模型对直边衍射和单缝衍射现象的解释关于光的本质问题，历史上主要有牛顿'微粒说'和惠更斯'波动说'两种观点，虽然都能解释一些物理现象但并不能解释所有的光学现象，在双缝干涉实验基础上发展起来的物理波理论和量子力学，也无法圆满解释电子双缝干涉实验和延迟选择实验。
在综合分析大量实验事实的基础上，我们认为光的微粒模型是能够解释所有光学现象的唯一正确的理论，本文将对此进行初步阐述。
（一）光的粒子性本质。
我们认为，光的本质是粒子性，光子具有如下特点：①光的本质是粒子性，自然界中能够稳定存在的光子的质量（能量）都是不连续的，所有光子的质量（能量）均为某个最小质量（能量）的整数倍。
②不同质量的光子内部结合力不同，质量较小的光子内部结合力较大、质量较大的光子内部结合力较小。
③不同质量的光子在一定条件下可以相互转换：质量较小的光子可以吸收其它物质变成质量较大的光子，质量较大的光子在一定条件下也可以'裂变'抛弃部分质量变成质量较小的光子。
④光子的质量远远大于引力子的质量，光子不能吸收单个的引力子却可以同时吸收若干个引力子并且形成质量更大的、能够稳定存在的光子。
⑤光子的质量不能无限增大，光子存在'临界质量'，超过'临界质量'的光子都是极不稳定的，将在极短时间内'裂变'生成能够稳定存在的光子。
光子质量的不连续性已经被实验证实。
上个世纪初物理学家在研究热辐射现象时发现：任何物体只要其温度在绝对零度以上都会向周围辐射能量，同时也会从外界吸收能量。
普朗克在1900年研究物体热辐射规律时发现，只有假定电磁波的发射和吸收不是连续的、而是一份一份进行的，计算结果才能和试验结果相符。
爱因斯坦随后提出了光量子假说，认为光和原子、电子等微粒一样也具有粒子性，光就是以光速C运动着的粒子流，他把这种粒子叫光量子，每个光量子的能量E=hν。
黑体辐射现象和光量子假说无一例外地说明一个事实：光子的能量是一份一份的，自然界中能够稳定存在的光子的能量（质量）都是不连续的，所有光子的能量均为某个最小能量的整数倍。
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光的直边衍射现象揭秘（一）直边衍射现象。
在光的衍射现象中有一种叫做直边衍射的现象，直边衍射是指光在传播方向上遇到不透明物体（或者不透明直边）后在屏幕上形成特定衍射图案的现象。
实际上光遇到任何不透明物体（包括直边的、非直边的、多边形的或者任意形状的）都能够形成特定衍射图案，通常情况下直边物体的衍射图案比较简单，更加方便我们的研究，所以我们讨论的重点也是直边物体的衍射现象。
直边衍射条纹的特点。
上图是光的几种衍射现象，其中光照射在刀片上产生的直边衍射现象是我们分析的重点。
一般情况下，直边衍射条纹有如下特点：1.在几何阴影区内,光强迅速下降,但并不为零,仍有较弱的能量分布,距几何阴影一定距离（3～4mm）后光强才逐渐减弱到接近于零。
2.几何阴影分界线处光强既不是最大,也不是最小,光强约为无直边衍射屏时的1/4。
3.在几何阴影区外产生明暗相间的条纹,但明暗条纹仅限于离几何阴影分界线很近的范围内。
也就是说在几何阴影区外光强重新分布,产生振荡起伏,随着与几何影边缘距离的增大,条纹变密,振荡幅度逐渐减小,最后光强趋近某一定值。
4.几何阴影区外距几何阴影较远时,光强趋于均匀,保持不变,与无直边衍射屏时相似。
那么，直边衍射现象是怎样形成的呢？光的微粒模型认为光的偏转是由引力作用引起的，所以距离几何阴影分界线处较近的光子经过直边后会在引力作用下偏转到阴影区内，当然了，由于阴影区外的一部分光子偏转到阴影区内，所以阴影区外光的强度会减弱，并且离阴影区边缘一定远处才会恢复到正常水平。
如下图所示，根据以上推理，我们就可以画出光子经过直边衍射后在几何阴影区内和几何阴影区外形成的光强曲线示意图（如图中黄线所示），离几何阴影足够远的地方光的强度与无直边衍射屏时相似，在靠近几何阴影区的地方光的强度将减弱（因为在此区域内的光子有一部分被引力作用偏转到几何阴影区内），而在几何阴影区内光的强度并不为零而是随着离几何阴影区分界线距离的增大而迅速减小。
图中黄线就是我们根据光的微粒模型推导出来的光的强度曲线，然而令我们感到尴尬的是它和实际光强曲线并不相符，以致于很长时间内我们都没有丝毫进展甚至可以说是一筹莫展，充分说明还有我们没有考虑到的因素。
为了了解直边衍射现象的成因，我们不妨回过头来看看单缝衍射图案的形成过程。
在激光通过单缝后会形成不连续的亮条纹，其中中央亮条纹的宽度大约是其它亮条纹宽度的两倍，并且离中央亮条纹越远的地方光的强度就越弱。
实际上中央亮条纹以下的第一条、第二条至第n条亮条纹的位置相当于处在直边衍射现象中几何阴影区内的区域，由此可见单缝形成的图案在几何阴影区内是不连续亮条纹，为什么直边衍射几何阴影区内形成的光强是连续变化的呢？直边衍射相当于拿走单缝的上缝，由此形成的直边衍射条纹为什么会发生很大的改变呢？一般情况下，如果认为单缝衍射现象和直边衍射现象都是由引力作用引起的，那么直边衍射现象形成的图案就应该与单缝衍射现象形成的图案相似（直边衍射现象可以看作是特殊的单缝衍射现象，即把单缝一侧物质实体去掉就会形成直边衍射现象）。
考虑到单缝衍射现象会在中央亮条纹以下（几何阴影区内）形成不连续的亮条纹，我们推测直边衍射现象也应该在几何阴影区内形成几条不连续的亮条纹，如下图所示。
从图中可以看出，我们推测的光强曲线和实际曲线还是有一定的差别：一是在几何阴影区内我们推测会出现不连续的亮条纹，事实上并没有出现，在这个区域内光的强度会随着距离几何阴影分界线的增大而迅速减小（也就是说实际上形成的光的强度是连续变化的）；二是在几何阴影外我们认为从几何阴影分界线向外光的强度会随着距离的增大而增大，最后达到一个定值，即光的强度会平稳上升并最终达到最大值。
但这里出现了一个让我们大吃一惊的情形：从几何阴影分界线向外一定距离处光的强度会随着距离的增大，在稍远处则表现出波动性，这是什么情况？难道光真的是波吗？出现这种情况，一方面反映了物理前沿探索的艰难，以致于艰难到我们几乎要放弃探索，另一方面对我们充分认识光的性质提供了契机，我们只有于危机中育新机、于变局中开新局，才能正确揭示光的本质。
经过一段时间艰苦卓绝的不懈努力，近期我们终于有了实质性的突破，原先光的干涉衍射现象中的一些谜团也迎刃而解了。
我们认为光的本质是粒子，光子在引力作用下可以发生偏转，但是单个引力子对光子的偏转作用极不明显，光子只有同时吸收'最小吸收基数'个引力子后才会发生较明显的偏转。
因为光的本质是粒子，所以光子经过不透明物体后并不会因为相互干涉而消失，打个比方，10000个光子经过不透明物体投射在屏幕上还是10000个光子，并不会少一个也不会多一个。
如果没有引力作用，则光子经过不透明物体后在几何阴影区内光的强度为零（也就是说光子不可能到达这里），在几何阴影区以外不同区域光的强度应该是一致的。
由于光子经过不透明物体时必然受到引力作用的影响，由此造成几何阴影区以外光的强度是变化的，因为光子的总数是不变的，所以光的强度变化必然是有的区域增加而有的区域减少。
如果在几何阴影分界线向外一定距离处光的强度大于平均强度，必然有某处的光强度小于平均强度，我们认为大于平均光强的地方是光子在引力作用下偏转到此处堆积形成的，而某个区域光子吸收'最小吸收基数'个引力子后发生较明显偏转，则该区域内的光强必然就要小于平均光强。
如上图所示，DE区域内的光子由于受到引力作用向着引力方面偏转到CD区域内，则DE区域内的光强必然减小而CD区域内的光强必然增大。
由于距离几何阴影分界线越近引力就越强，所以越靠近几何阴影分界线光强的改变就越明显，而远离几何阴影分界线光强的改变就越不明显，当然了距离几何阴影分界线一定远处时光强的改变就可以忽略不计了，此时光强等于平均光强。
也就是说FG区域内的光强改变必然小于DE区域内的光强改变，CD区域内光的强度要大于EF区域内光的强度。
这里还有一个推论应引起我们的重视，那就是CD区域内增加的光强约等于DE区域内减少的光强，换句话说，如果DE区域内的光子数量比平均值少了800个，则CD区域内的光子数量一定比平均增加了800个。
接着分析，上图中BC区域由于最靠近不透明物体的边缘，所以在这个区域内光子受到的引力是最大的（相对于其他区域而言），所以从BC区域内经过的光子将在引力作用下偏转到几何阴影区域内（即AB区域内），这就造成几何阴影区域内光的强度不为零的现象。
由于BC区域内引力最强，所以光子受到的引力也最大，那么光子为什么没有形成不连续的亮条纹呢？这是因为当引力较大时，虽然吸收了10000个引力子的光子和吸收了20000个引力子的光子偏转角度不同，但是吸收了10000个引力子的光子同时可能受到多个引力子的碰撞作用，这个碰撞作用使光子发生偏转，由于该区域内引力强度较大，所以光子与引力子的碰撞非常频繁，从而导致光子的偏转角度是连续变化的。
从直边衍射的实验事实来看，引力对光子的作用主要有两条特点：一是当引力作用较微弱时，光子在引力作用下主要表现出不连续运动的特点，即光子可能吸收10000个引力子发生偏转，也可能吸收20000个引力子发生偏转，还可能吸收30000个引力子发生偏转，光子的偏转角度不同，可以认为引力作用对光子的作用是不连续的。
二是当引力作用较强时，光子在引力作用下主要表现出连续运动的特点。
打个比方，吸收了10000个引力子的光子发生1度偏转，吸收了20000个引力子的光子发生2度偏转，但是由于此区域内的引力强度较大（引力子密度较大），所以吸收了10000个引力子的光子在与大量引力子碰撞后也会发生连续偏转，从而形成连续的亮区。
有那什么青年指出，以上都是我们的推测，并没有实验证据，这个意见提得好。
在单缝衍射现象中，我们提出的引力对光子作用的两条规律得到了圆满的验证。
当单缝的宽度小于某一数值时（通常在毫米的数量级上），光子在引力作用下表现出不连续的特征：在屏幕上形成不连续的亮条纹，当单缝足够窄时，缝的引力足够强此时光子在屏幕上的偏转角度就是连续的了，从而在屏幕上形成一片亮区。
（二）干涉现象和衍射现象的区别。
光的干涉现象和衍射现象是两种很重要的物理现象，也是波动理论、物质波理论建立发展的实验基础，某种程度上甚至可以说是当代量子力学的基础。
光的干涉现象是指两列或多列光波在空间相遇时，光强在一些区域加强，在另一些区域削弱，从而形成稳定的光强有规律分布的现象（即通常所说的形成明暗相间的条纹）。
光的衍射现象是光绕过障碍物偏离直线传播，并在屏幕上出现光强不均匀分布的现象（同样会形成明暗相间的条纹）。
波动理论认为，光的干涉和衍射现象都会在屏幕上形成明暗相间的条纹，这些条纹的产生，本质上都是波的相干叠加的结果。
但是光的干涉强调了两个或多个光束的叠加，对于参加叠加的几列光波都是以直线传播的，这样的干涉可以认为是纯干涉的问题。
光的衍射现象强调了光偏离直线传播的现象，光在传播过程中遇到障碍物时，一部分子波被遮蔽，其余部分的子波叠加的结果形成了衍射条纹。
尽管二者都是相干波的叠加，但是前者是有限的几列光波的叠加，而后者是无数多个子波的叠加。
因为波动理论认为波发生干涉最少需要两束或者两束以上光波的叠加，这个先天不足注定无法解释单个光子或者单个电子的双缝干涉现象。
（三）波动理论的若干硬伤。
波动理论认为：干涉现象是两列或多列相干光源在空间相遇时相互叠加，在某些区域始终加强，在另一些区域则始终削弱，从而形成稳定的强弱分布的现象。
只有两列光波的频率相同、相位差恒定、振动方向一致的相干光源才能产生干涉。
由两个普通独立光源发出的光，因为不可能具有相同的频率，更不可能存在固定的相差，所以不能产生干涉现象。
菲涅尔双棱镜实验。
菲涅尔双棱镜实验是将玻璃板表面加工成对称楔形，两侧和棱脊垂直，通常楔角小于1°。
在激光或者单色光源照在双棱镜表面上时,会产生折射作用, 将波前划分为两个部分,沿着不同方向传播两束相干柱波。
也就说光束折射之后会形成双列光波频率相同、传播方式也基本相同、相位差不会随着时间变化的两个光波，这样的两列光波满足光的相干条件,在相交区域会发生干涉,在屏幕上形成明暗相间的条纹。
上图是菲涅尔双棱镜示意图，从窄缝S处发出的光经过双棱镜折射后相当于从S1和S2两个光源发出的光，这两个光源发出的光在屏幕上重合区域会产生明暗相间的条纹。
在实验中，我们如果用黑纸遮住双棱镜的上半部分，屏幕上依然是明暗相间的条纹，只不过条纹的亮度有所减弱；如果用黑纸遮住双棱镜的下半部分，屏幕上依然是明暗相间的条纹，只不过条纹的亮度有所减弱。
注意，重点在这里，根据双棱镜折射光路图，如果我们用黑纸遮住双棱镜的一半（上半部分或者下半部分），无论如何也不可能形成两个光源相互干涉的情况。
实验表明用双棱镜的一半照样可以在屏幕上形成明暗相间的条纹，这就用实力打脸波动理论提出的明暗相间的条纹是两束光相互干涉产生的，因为实验充分证明用一束光也能够在屏幕上形成明暗相间的条纹。