干涉与衍射的应用

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

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

光的干涉与衍射

内容摘要：结合在光学学习过程中的心得体会，依据波动光学的相关知

识点，结合前人的探讨结果，从以下方面讨论了光的干涉与衍射：光的定义、传播路径、相干叠加性、计算方法、光强分布，条纹特点等，并系统总结两者之间的异同点，从而较深入的探讨了光波的干涉和衍射的本质:光的干涉与衍射都是光的波动性的表现，都是光在遇到障碍物后所表现出的光强分布不均匀现象。两者在本质上是统一的，共处于“线性波的相干叠加”这个统一体中，并在一定的条件下发生转化，两者也有各自的特点。但无论是干涉还是衍射中的光强的分布问题是可以由菲涅耳在惠更斯原理的基础上提出的次波相干理论解决的。在此基础上期能对更高阶段的光学知识学习有所帮助。

关键字：干涉 衍射 异同点

The interference and diffraction of light

XXX

Directed by Prof.XXX

Abstract: Integrated with what we have learned and our experience on the study

of optics, ba

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

光的衍射及其应用

摘要：光在传播的过程中能绕过障碍物边缘，偏离直线传播，而进入几何阴影，并出现光强分布不均匀的现象称为光的衍射。光波的波长比声波的波长短很多，这也是为什么人们最先意识到声波的衍射而往往把光波的衍射当成直线的传播，直到1814年，法国物理学家费涅尔注意到光在传播过程中，遇到障碍物，并且障碍物的线度和光的波长可以比拟时，就会出现偏离原来直线传播的路径，在障碍物背后本该出现阴影的地方出现亮纹，而在本该亮的地方出现暗纹的现象，才有了今天的光的衍射并加以研究。

关键词：费涅尔，惠更斯原理，惠更斯—费涅尔原理，柏松亮点，夫琅和费单缝衍射。 一、常见衍射实验的分析。

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

第 27 课时 波的干涉、衍射 多普勒效应（A卷）

考测点导航

1．波的叠加：几列波相遇时，每列波都能保持各自的状态继续传播而不互相干扰，只在重叠的区域里，任一质点的总位移等于分别引起的位移的矢量和。

2．波的干涉：频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，这些振动加强和振动减弱的区域互相间隔且稳定的现象。 3．振动加强的区域到两列波源的路程差是波长的整数倍，振动减弱的区域到两列波源的路程差是半波长的奇数倍。

4．波的衍射：波能绕过障碍物的现象。能够发生明显衍射现象的条件是障碍物或孔的尺寸比波长小，或与波长相差不大

5．多普勒效应：（1）它是在波源与观察者之间有相对运动时产生的现象（2）正确区别波源的频率与观察者接受到的频率，观察者接受到的频率与波源和观察者之间的相对运动有关

典型题点击

1．如图27-A-1所示两列波相向传播，当它们相遇时可能出现的波形图是（ ）

A．图b、c B．图 a、b a b C．图b、c、d D．图c、d c

d

（该题考查了图27-A-1

波的叠加原理，

其合位移是两列波对应位移的矢量和）

2．如图27-A-2所示，水面上有a、b、c 三只小船，S1

X射线衍射分析的应用

衍射分析方法是以材料结构分析为基本目的的现代分析方法。电磁辐射或电子束、中子束等与材料相互作用产生相干散射（弹性散射），相干散射相长干涉的结果——衍射是材料衍射分析方法的技术基础。衍射分析包括X射线衍射分析、电子衍射分析及中子衍射分析等方法。

X射线衍射分析基于以下原理：X射线照射晶体，晶体中电子受迫振动产生相干涉，同一原子内各电子散射波相互干涉形成原子散射波，各原子散射波相互干涉，在某些方向上一致加强，即形成了晶体的衍射波（线）。衍射方向（衍射线在空间分布的方位）和衍射强度是据以现实材料结构分析等工作的两个基本特征。衍射方向以衍射角即入射线与衍射线的夹角2θ表达，其与产生衍射晶面之晶面间距[dhkl,(HKL)为干涉指数表达之晶面]及入射线波长（λ）的关系即衍射产生的必要条件遵从布拉格方程：

2dHKLsinθ=λ

多晶X射线衍射的基本方法为衍射仪法与（粉末）照相法。（粉末）照相法以光源（X射线管）发出的单色光（特征X射线，一般为Ka射线）照射（粉末）多晶体（圆柱形）样品，用底片记录产生的衍射线。用其轴线与样品轴线重合的圆柱形底片记录者称为德拜（Debye）法；用平板底片记录着称为针孔法。较早的x射线衍射分析多采用照相

迈克尔逊干涉仪的原理与应用

在大学物理实验中，使用的是传统迈克尔逊干涉仪，其常见的实验内容是：观察等倾干涉条纹，观察等厚干涉条纹，测量 激光或钠光的波长，测量钠光的双线波长差，测量玻璃的厚度或折射率等。 由于迈克尔逊干涉仪的调节具有一定的难度，人工计数又比较枯燥，所以为了激发学生的实验兴趣，增加学生的科学知识，开阔其思路，建议在课时允许的条件下，向学生多介绍一些迈克尔逊干涉仪的应用知识。这也是绝大多数学生的要求。下面就向大家介绍一些利用迈克尔逊干涉仪及其原理进行的测量。

一、传统迈克尔逊干涉仪的测量应用

1. 微小位移量和微振动的测量[11-14]；采用迈克尔逊干涉技术,通过测量ＫＤＰ晶体生长的法向速率和台阶斜率来研究其台阶生长的动力学系数、台阶自由能、溶质在边界层内的扩散特征以及激发晶体生长台阶的位错活性。He-Ne激光器的激光通过扩束和准直后射向分束镜,参考光和物光分别由反射镜和晶体表面反射,两束光在重叠区的干涉条纹通过物镜成像,该像用摄像机和录像机进行观察和记录.滤膜用于平衡参考光和物光的强度.

纳米量级位移的测量：将迈克尔逊型激光干涉测量技术应用于环规的测量中。采用633nm稳频的

He-Ne激光波长作为测量基准，采用干涉条纹计