光的衍射论文

光的衍射实验

光的衍射实验包括了三个实验，分别是单缝衍射、圆孔衍射和光栅衍射，其中单缝夫琅和费衍射和圆孔衍射的实验设备，实验原理，实验的现象相似。下面是我对这次专题实验的一些总结和心得体会。

摘要：介绍什么是光的衍射现象，发生的条件，一些特点，实验中的一些问题和其应用

正文：

1.产生衍射的条件是：由于光的波长很短，只有十分之几微米，通常物体都比它大得多，所以当光射向一个针孔、一条狭缝、一根细丝时，可以清楚地看到光的衍射。

2.光的衍射现象的观察和其特点：日常生活中水波的衍射、广播段无线电波的衍射是随时随地发生的，易为人觉察。但是，光的衍射现象却不易为人们所觉察，这是因为可见光的波长很短，以及普通光源是非相干的面光源。当用一束强光照明小孔、圆屏、狭缝、细丝、刀口、直边等障碍物时，在足够远的屏幕上会出现一幅幅不同的衍射图样。在实验室中目前广泛采用氦氖激光器作光源来显示衍射现象，收到了良好的效果。衍射现象具有两个鲜明的特点：①光束在衍射屏上的某一方位受到限制，则远处屏幕上的衍射强度就沿该方向扩展开来。②若光孔线度越小，光束受限制得越厉害，则衍射范围越加弥漫。

从研究衍射的角度看，可将衍射现象分为两类：菲涅耳衍射（光源和屏幕或两者之一距离障碍物有限远）、夫琅和费衍射（光源和屏幕都距离障碍物无限远）。任何一束光波传播过程中遇到障碍物时自由波面发生了破损，从而改变了波前的复振幅分布，这是发生衍射现

象的根本原因。最常见的光的衍射实验就是单缝衍射和圆孔衍射两种。单缝衍射即是用一束平行光射到单缝上，在紧贴单缝后放一面凸透镜，注意单缝要很窄，因为要保证光波的波长与狭缝的宽度可比拟，然后在透镜的焦点出放一白板，则可以看到明暗相间的的条纹。这就是光的衍射。圆孔衍射就是将单缝换成圆孔，当然一样要保证圆孔的直径大小与光的波长可比拟，则可以在物板上看到中间是亮斑而周围是亮环的图形。上面两个实验我们在高中的就接触过，但没有在单缝或是圆孔后面加一个透镜，而现在，将圆孔后的透镜移走，则可以看到明暗相间的同心圆。而如果把圆孔换成圆板，当圆板的大小远远大于光的波长时，只能看见物屏上的圆形阴影，而渐渐减小圆环的大小，则可以在圆板大小与光波波长可比拟时看到“泊松亮点”，即在圆形阴影中心的亮点，而圆形的阴影周围是明暗相间的同心圆。

实验现象简单介绍：a.单缝衍射，让激光发出的单色光照射到狭缝上，当狭缝由很宽逐渐减小，在光屏上出现的现象怎样？当狭缝很宽时，缝的宽度远远大于光的波长，衍射现象极不明显，光沿直线传播，在屏上产生一条跟缝宽度相当的亮线；但当缝的宽度调到很窄，可以跟光波相比拟时，光通过缝后就明显偏离了直线传播方向，照射到屏上相当宽的地方，并且出现了明暗相间的衍射条纹，纹缝越小，衍射范围越大，衍射条纹越宽，但亮度越来越暗。

b.圆孔衍射当孔半径较大时，光沿直线传播，在屏上得到一个按直线传播计算出来一样大小的亮光圆斑；减小孔的半径，屏上将出现

按直线传播计算出来的倒立的光源的像，即小孔成像；继续减小孔的半径，屏上将出现明暗相间的圆形衍射光环。

3.实验中的一些问题：

a.用单色光照射时效果好一些，如果用复色光，则看到的衍射图案是彩色的，衍射的图案不容易观察清楚

b.缝和圆孔的宽度和直径越小，衍射现象越明显，反之，由于光具有波粒二象性，光可以直接穿过去，而不产生衍射现象

C.光栅衍射试验中，分光计的表盘读数要从两边分别读

4.光的衍射的应用：光的衍射原理启发了后人光栅，可以用光栅的光谱来分辨元素。就像大家都知道的光谱分析仪中，各种元素或化合物通过发光，产生自己特定的波长。借助与光栅光谱可以测定这些特定的波长和相应的波强度，从而获得各种元素或化合物的成分以及含量。这项技术广泛的运用与天文、考古等行业中。而光的衍射在生活中其实也是层出不穷的。当我们凝视灯光或是在夜晚散步时仰望月亮时，都可以看到放射形的光芒，而且在我们将瞳孔眯小时，这种光线的辐射似乎会更明显。同时，在现代的科技中，光的衍射应用仍十分重要：无论是用于光谱分析，还是用于结构分析，运用对精细结构相当敏感的“放大”作用,利用图样分析结构,如X射线结构学，亦或是衍射成像，即在相干光成像系统中,引进两次衍射成像概念，由此发展成为空间滤波技术和光学信息处理。光瞳衍射导出成像仪器的分辨本领，还是全息术原理中的重要一步—波面再现，都在我们的日常生活和科学生活中有着举足轻重的地位。

大致可以概括为以下四个方面：

①衍射用于光谱分析。如衍射光栅光谱仪。

②衍射用于结构分析。衍射图样对精细结构有一种相当敏感的“放

大”作用,故而利用图样分析结构,如X射线结构学。

③衍射成像。在相干光成像系统中,引进两次衍射成像概念，由此发展成为空间滤波技术和光学信息处理。光瞳衍射导出成像仪器的分辨本领。

④衍射再现波阵面，这是全息术原理中的重要一步。

参考文献：1.赵凯华《光学》

2.玻恩、沃尔夫《光学原理》

3.章志明《光学》（第二版）

4.母国光《光学》

5.张彦亮,周汝远. 对光的双缝干涉的教学讨论[J]