光的衍射和干涉的区别

光的干涉与衍射的区别及联系

光的干涉现象中，缝宽a远小于光波波长?，每个小缝相当于一个线光源，光的干涉是有限的这几列线光源的相干叠加；而在光的衍射现象中，缝宽a与光波波长?可相比拟，狭缝处波面上的各点都可以认为是发射球面子波的渡源。光的衍射就是从同一波面上发出的这无限多个子波的相干叠加.光的干涉和衍射现象在本质上是统一的。都是相干波的叠加，证明了光的波动性。

当频率相同、相位差恒定、具有相互平行的振动分量的两列光波在空间相遇时，这两列光波就会发生相干叠加。由两个普通独立光源发出的光，不可能具有相同的频率，更不可能存在固定的相位差，不能产生干涉现象。为了获得满足上述相干条件的光波，可以利用一定的光学系统将同一列光波分解为两部分，让它通过不同的路径后又重新相遇，实现同一列光波自身相干涉的目的。

平面波传播时，被前方宽度为a(a与光波波长?相差不多)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以外的区域应是全暗的．而事实并非如此，AB外的区域光强并不为零．当障碍物或孔、缝的线度a与波长?相差不多时，光将偏离直线传播而进入障碍物的几何阴影中，这种光绕过障碍物的绕射现象就是

光的干涉和衍射的区别与联系

学号：20023833 姓名：田丽

班级：生物工程〈1〉班

光学是物理学中较古老的一门应用性较强的基础性学科,其中光的干涉与衍射现象是光学课程最主要的内容之一,也是现代光学的基础。如傅立叶光学,全息学,光传输和光波导等理论基础。

干涉和衍射现象是一切波动所特有的,也是用于判断某种物质是否有波动性的判据。从理论上分析,干涉和衍射都是光波发生相干叠加的结果。光波叠加的原理表述为：对于真空中传播的光或在媒质中传播的不太强的光,当几列光波相遇时,其合成光波的光矢量E等于各分光波的光矢量E1,E2,E3,······的矢量和,即： E=E1+E2+E3······=∑Ei

而在相遇区外，各列光波仍保持各自原有的特性（频率，波长，振动方向等）和传播方向继续传播，就好像在各自的路径上没有遇到其他的波一样。

在我们的日常生活中就有不少的干涉现象，例如：水面上的油膜在太阳光的照射下呈现出五彩缤纷的美丽图像，儿童吹起的肥皂泡在阳光下也显出五光十色的彩纹，这些都是光在薄膜上干涉所产生的图样。 光的干涉现象的广义定义为：“两束(或多束)频率相同，振动（偏振）方向一致振动位相差恒定的光在一定的空间范围内叠加

3—4 第十二章 机械波

编写时间 年 月 日 / 执行时间 年 月 日 / 总序第 个教案

课 题 教 学 目 标 重点 难点 教学策略 第4节 波的衍射和干涉 共 1 课时 课 型 新授课 ①通过观察水波的衍射现象，认识衍射现象的特征 ②知道什么是波的衍射现象和发生明显衍射现象的条件 ③知道衍射现象是波特有现象 ④了解波的叠加原理 ⑤通过实验，认识波的干涉现象和波的干涉图样 ⑥知道波发生明显干涉现象的必要条件 ⑦知道干涉现象是波所特有的现象 波的衍射、波的叠加及发生波的干涉的条件 对产生明显衍射现象的条件的理解、对稳定的波的干涉图样的理解 实验演示、flash演示、探讨、讲授、练习 教学活动 一、波的衍射

1、定义：波绕过障碍物继续传播的现象。

2、发生明显衍射的条件：缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长差不多，或者比波长小。 3、对衍射现象的解释

（1）障碍物或孔的尺寸大小，并不是决定衍射是否发生的条件，仅是衍射现象是否明显的条件，一般情况下，波长较大的波容易产生明显的衍射现象．

d

（2）衍射是否明显,通常的衡量就是孔或缝的

3—4 第十二章 机械波

编写时间 年 月 日 / 执行时间 年 月 日 / 总序第 个教案

课 题 教 学 目 标 重点 难点 教学策略 第4节 波的衍射和干涉 共 1 课时 课 型 新授课 ①通过观察水波的衍射现象，认识衍射现象的特征 ②知道什么是波的衍射现象和发生明显衍射现象的条件 ③知道衍射现象是波特有现象 ④了解波的叠加原理 ⑤通过实验，认识波的干涉现象和波的干涉图样 ⑥知道波发生明显干涉现象的必要条件 ⑦知道干涉现象是波所特有的现象 波的衍射、波的叠加及发生波的干涉的条件 对产生明显衍射现象的条件的理解、对稳定的波的干涉图样的理解 实验演示、flash演示、探讨、讲授、练习 教学活动 一、波的衍射

1、定义：波绕过障碍物继续传播的现象。

2、发生明显衍射的条件：缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长差不多，或者比波长小。 3、对衍射现象的解释

（1）障碍物或孔的尺寸大小，并不是决定衍射是否发生的条件，仅是衍射现象是否明显的条件，一般情况下，波长较大的波容易产生明显的衍射现象．

d

（2）衍射是否明显,通常的衡量就是孔或缝的

激光的特性及应用课后练习(1)

1． 根据激光亮度高、能量集中的特点，在医学上可以利用激光（ ） A．杀菌消毒 B.切除肿瘤

C．透视人体 D.“焊接”剥落的视网膜

2． 将激光束的宽度聚焦到纳米级（10 m）范围内，可修复人体已损坏的器官，参考DNA分子进行超微型基因修复，把至今尚令人无奈的癌症、遗传疾病等彻底根除，这里应用了激光的（ ） A．平行性好的特性 B.单色性好的特性 C．亮度高的特性 D.粒子性好的特性

3． 在演示双缝干涉的实验时，常用激光做光源，这主要是应用激光的什么特性？（ ） A．亮度高 B.平行性好 C.单色性好 D.波动性好 4． 下列说法正确的是（ ）

A．两支铅笔靠在一起，自然光从笔缝中通过后就成了偏振光 B．偏振光可以是横波，也可以是纵波

C．因为激光的方向性好，所以激光不能发生衍射现象 D．激光可以像刀子一样切除肿瘤

5． 下列应用激光的事例中错误的是（ ） A．利用激光进行长距离精确测量 B．利用激光进行通信 C．利用激光进行室内照明

干涉与衍射

学院：化学化工 班级：10（2）班 姓名：侯伟 学号：10233133 【摘要】干涉和衍射现象是一切波动所特有的,也是用于判断某种物质是否有

波动性的判据。光的干涉与衍射都可以得到明暗相间的色纹，都有力地证明了光的波动性。从理论上分析,干涉和衍射都是光波发生相干叠加的结果。光波叠加的原理表述为：对于真空中传播的光或在媒质中传播的不太强的光,当几列光波相遇时,其合成光波的光矢量E等于各分光波的光矢量E1,E2,E3,······的矢量和,即：E=E1+E2+E3······=∑Ei，而在相遇区外，各列光波仍保持各自原有的特性（频率，波长，振动方向等）和传播方向继续传播，就好像在各自的路径上没有遇到其他的波一样。

【关键词】干涉 衍射 异同点

1 光的干涉

光的干涉的广义定义为“两束（或多束）频率相同，振动（偏振）方向一致，振动位相差恒定的光在一定的空间范围内叠加后，其强度分布和原来两束（或多束）光的强度之和不同的现象称为光的干涉”。对于这种定义，从方法论的角度看，是一种外延定义法——凡是不属于“非相干叠加”的叠加，均属于“相干叠加”。同时很多教材根据光强空间分布的明显差别，也给出了光的干涉的狭义定义“满足一定条件的两束（或多束）光在

光的干涉

一、单选题：

1、（3162A15）

在真空中波长为?的单色光，在折射率为n的透明介质中从A沿某路径传播到B，若A、B两点相位差为3?，则此路径AB的光程为 (A) 1.5??．(B) 1.5 ?? n．

(C) 1.5 n??．(D) 3??． ［ ］ 2、（3163B40） 入 单色平行光垂直照射在薄膜上，经上下两表面反射n1射反射光1光的两束光发生干涉，如图所示，若薄膜的厚度为e，且

反射光2n1＜n2＞n3，?1为入射光在n1中的波长，则两束反射光的n2e光程差为

n3 (A) 2n2e．(B) 2n2 e ???1 / (2n1)．

(C) 2n2 e ? n1??1 / 2．(D) 2n2 e ??n2??1 / 2．

［ ］ 3、（3165A15）

在相同的时间内，一束波长为?的单色光在空气中和在玻璃中 (A) 传播的路程相等，走过的光程相等． (B)

光的干涉

一、单选题：

1、（3162A15）

在真空中波长为?的单色光，在折射率为n的透明介质中从A沿某路径传播到B，若A、B两点相位差为3?，则此路径AB的光程为 (A) 1.5??．(B) 1.5 ?? n．

(C) 1.5 n??．(D) 3??． ［ ］ 2、（3163B40） 入 单色平行光垂直照射在薄膜上，经上下两表面反射n1射反射光1光的两束光发生干涉，如图所示，若薄膜的厚度为e，且

反射光2n1＜n2＞n3，?1为入射光在n1中的波长，则两束反射光的n2e光程差为

n3 (A) 2n2e．(B) 2n2 e ???1 / (2n1)．

(C) 2n2 e ? n1??1 / 2．(D) 2n2 e ??n2??1 / 2．

［ ］ 3、（3165A15）

在相同的时间内，一束波长为?的单色光在空气中和在玻璃中 (A) 传播的路程相等，走过的光程相等． (B)

光的干涉习题

1、 有两个波面与y轴平行的单色平面波分别以?1和?2角射向观察屏?（z=0平面），如图1

所示。已知此两光波的振幅均为E0，振动方向平行于xz平面，波长?=500nm，初位相分别为?10=0，?20=30?。

(1) 试求沿x轴的光强分布表达式；

(2) 试问距离O点最近的光强极大值位置为何？

(3) 设?1=20?，?2=30?，求x方向光强分布（即条纹）的空间频率和空间周期，并计算

干涉条纹的反衬度。

图 1

【解题思路及提示】

本题所用到的知识点，是干涉问题的基础，两个平面波干涉的情况，运用平面波干涉的干涉场强度公式和反衬度公式可解。参考公式：

I(r)?E10?E20?2E10?E20cos[(k2?k1)?r?(?20??10)] 22V?2?cos? 1??

2、 在杨氏实验装置的一个小孔S1后面放置一块n=1.5、厚度h=0.01mm的薄玻璃片，如图2

所示。请问与放玻璃片之前相比，屏?上干涉条纹将向哪个方向移动？移动多少个条纹间距？（设光源波长?=500nm）

图 2

【解题思路及提示】

本题是杨氏干涉典型问题。??表示两相干光波从光源出发到达考察点P(r)时的位相差，干涉场强度分布完全由位相差分布唯一确定。光

第二章 光的衍射（1） 一、选择题

1．根据惠更斯—菲涅耳原理，若已知光在某时刻的阵面为S，则S的前方某点P的光强度决定于波阵面S上所有面积元发出的子波各自传到P点的

(A) 振动振幅之和 (B) 光强之和

(C) 振动振幅之和的平方 (D) 振动的相干叠加

2.在如图所示的单缝夫琅和费衍射装置中，将单缝宽度a稍稍变宽， 同时使单缝沿y轴正方向作为微小位移，则屏幕C上的中央衍射条纹将 (A) 变窄，同时向上移； (B) 变窄，同时向下移； (C) 变窄，不移动； (D) 变宽，同时向上移； (E) 变宽，不移动。

3．波长λ=5000?的单色光垂直照射到宽度a=0.25mm的单缝上，单缝后面放置一凸透镜，在凸透镜的焦平面上放置一屏幕，用以观测衍射条纹。今测的屏幕上中央条纹一侧第三个暗条纹和另一侧第三个暗条纹之间的距离为d=12mm，则凸透镜的焦距f为

(A) 2m (B) 1m (C) 0.5m (D) 0.2m (E) 0.1m

4．在透光缝数为的光栅衍射实验里，缝干涉的中