医学资料§2.1-惠更斯-菲涅耳原理

1第2章光的衍射

（DiffractionofLight）

光的干涉是研究两列或两列以上光波的相互叠加问题。光的衍射研究光波本身传播行为，它进一步揭示了光的波动性的本质。医学资料§2.1-惠更斯-菲涅耳原理共12页，您现在浏览的是第1页!2§2.1惠更斯-菲涅耳原理一切波动都能绕过障碍物向背后传播性质。例如，户外的声波可绕过树木，墙壁等障碍物而传到室内，无线电波能够绕过楼房，高山等障碍物而传到收音机、电视里等。

波遇到障碍物时偏离原来直线传播方向的现象称为波的衍射。

光波在传播中遇到障碍物，能够绕过障碍物的边缘而偏离直线传播,在光场中形成明暗变化的光强分布的现象叫光的衍射。一、光的衍射现象医学资料§2.1-惠更斯-菲涅耳原理共12页，您现在浏览的是第2页!3屏幕EaS光源(b)b单缝KabS光源(a)屏幕E光的直线传播光的衍射现象§2.1惠更斯-菲涅耳原理医学资料§2.1-惠更斯-菲涅耳原理共12页，您现在浏览的是第3页!4【结论】1.

光在均匀的自由空间传播时，因光波波面未受到限制，则光沿直线传播。当遇到障碍物时，光波面受限，造成光强扩展，弥漫，分布不均匀，并偏离直线传播而出现衍射现象。2.光波面受限越厉害，衍射图样扩展越显著。光波面在衍射屏上哪个方向受限，接受屏上的衍射图样就在哪个方向扩展。3.衍射现象的出现与否，还决定于障碍物的线度和波长的相对大小，只有障碍物的线度和波长可以相比拟时，衍射现象才明显地表现出来。§2.1惠更斯-菲涅耳原理医学资料§2.1-惠更斯-菲涅耳原理共12页，您现在浏览的是第4页!5惠更斯原理图示SΣ1Σ2r

r=vt1

§2.1惠更斯-菲涅耳原理医学资料§2.1-惠更斯-菲涅耳原理共12页，您现在浏览的是第5页!6三、惠更斯-菲涅耳原理

菲涅耳在惠更斯提出的子波假设基础上，又增添了两条：1）提出了“子波相干叠加”的概念。

从同一波阵面上各点发出的子波，在传播过程中相遇时，也能相互叠加而产生干涉现象，空间各点波的强度，由各子波在该点的相干叠加所决定。2)给出了子波的数学表达式。§2.1惠更斯-菲涅耳原理医学资料§2.1-惠更斯-菲涅耳原理共12页，您现在浏览的是第6页!7③④次波在P点处的相位落后于dS处振动的相位，落后的值为ds子波源发出的子波在P点引起的振动为：

波阵面上所有dS

面元发出的子波在P点引起的合振动为:§2.1惠更斯-菲涅耳原理医学资料§2.1-惠更斯-菲涅耳原理共12页，您现在浏览的是第7页!8

光的衍射现象§2.1惠更斯-菲涅耳原理医学资料§2.1-惠更斯-菲涅耳原理共12页，您现在浏览的是第8页!9

2、惠更斯原理的表述①任何时刻波面上的每一点都可作为次波的波源，各自发出球面波；②在以后的任何时刻，所有这些次波波面的包络面形成整个波在该时刻的新波面。

——“次波”假设。3、惠更斯原理的图示如下：二、惠更斯原理1、波面——等相位点的轨迹

波前——波源前的任何一个曲面§2.1惠更斯-菲涅耳原理医学资料§2.1-惠更斯-菲涅耳原理共12页，您现在浏览的是第9页!10

4、惠更斯原理的成功与失败①可以解释光的直线传播、反射、折射和双折射现象；②“子波”的概念能定性解释光的拐弯现象，但不能说明在不同方向上波的强度分布，即不能解释波的衍射。也不能解释波的干涉现象（未涉及波长等）；③而且由惠更斯原理还会导致有倒退波的存在，而实际上倒退波是不存在的；④原理描述粗糙、简单，缺乏定量描述。§2.1惠更斯-菲涅耳原理医学资料§2.1-惠更斯-菲涅耳原理共12页，您现在浏览的是第10页!11波面S上每个面积元dS

都可以看成新的波源，它们均发出次波。波面前方空间某一点

P

的振动可以由S

面上所有面积元所发出的次波在该点叠加后的合振幅来表示。面积元

dS所发出的次波的振幅和相位符合以下四个假设：①

所有次波都有相同的初相位（令0

=0)②

次波是球面波§2.1惠更斯-菲涅耳原理医学资料§2.1-惠更斯-菲涅耳原理共12页，您现在浏览的是第11页!12夫琅禾费衍射光源、屏与缝相距无限远