光的干涉、衍射与偏振

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物理光学-3.光的衍射-CSDN博客

一、衍射 

光在传播路径中，遇到不透明或透明的障碍物或者小孔（窄缝），绕过障碍物，产生偏离直线传播的现象称为光的衍射。

衍射主要有两类分类的标准：
第一类是按照衍射遮挡物的形状，可以分为：
①小孔衍射
②单缝衍射

 

 

第二类是按照衍射时物和像离衍射遮挡物的距离，可以分为：
①菲涅尔衍射
②夫琅和费衍射

菲涅尔衍射和夫琅和费衍射

菲涅尔衍射又叫近场衍射，是在物体和像离衍射遮挡物的有限距离下形成的；

夫琅和费衍射又叫远场衍射，是在物体和像离衍射遮挡物的距离无限（或较远）的状态下形成的

单缝衍射的明暗纹条件

 

伯松亮斑：

 

显示：

二、双缝干涉：

托马斯·杨的双缝干涉实验

把一支蜡烛放在一张开了一个小孔的纸前面，这样就形成了一个点光源（从一个点发出的光源）。现在在纸后面再放一张纸，不同的是第二张纸上开了两道平行的狭缝。从小孔中射出的光穿过两道狭缝投到屏幕上，就会形成一系列明、暗交替的条纹，这就是现在众人皆知的干涉条纹。

实验示意图;

原理：

以上公式成立的条件是 L≫d  且 θ 很小（傍轴近似）

计算公式：

 光程差：

明暗条纹条件 

条纹位置条纹位置公式

条纹间距

劈尖干涉：

检测一个平面的平整度：

 

牛顿环 

增透膜：

 

实验双缝干涉测光的波长

实验步骤：

三、光的偏振

 使用：

四、衍射和干涉的区别

基本定义

• 干涉（Interference）：
  两列或多列相干波（频率相同、相位差恒定）叠加时，某些区域振幅增强（相长干涉），某些区域振幅减弱（相消干涉）。
  典型实验：杨氏双缝干涉、薄膜干涉。

• 衍射（Diffraction）：
  波遇到障碍物或狭缝时，偏离直线传播并发生波前重构的现象。即使单个狭缝也能产生衍射。
  典型实验：单缝衍射、圆孔衍射

核心区别

关键公式对比 

 联合现象：干涉与衍射共存

常见问题 

Q1：为什么干涉条纹等间距，而衍射条纹不等宽？

• 干涉条纹的间距由 Δy=λL/d决定，仅与 d 相关。

• 衍射条纹的宽度由缝宽 a 决定，中央明纹的角宽度为2λ/a，其余明纹逐渐变窄。

Q2：如何区分干涉和衍射图样？

• 双缝干涉：条纹均匀分布，强度均匀衰减。

• 单缝衍射：中央亮纹最宽最亮，两侧条纹对称且快速衰减。

• 双缝实验实际图样：是干涉条纹被衍射包络调制的叠加结果

应用实例

• 干涉应用：薄膜增透膜、迈克尔逊干涉仪测量波长。

• 衍射应用：X射线晶体衍射（分析晶体结构）、CD光盘的彩虹色（光栅衍射）。