衍射条纹

指波遇到障碍物时偏离原来直线传播的物理现象

衍射（英语：diffraction）是指波遇到障碍物时偏离原来直线传播的物理现象。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。衍射时产生的明暗条纹或光环，叫衍射图样。包括：单缝衍射、圆孔衍射、圆板衍射及泊松亮斑。

衍射

衍射（英语：diffraction）是指波遇到障碍物时偏离原来直线传播的物理现象。

在经典物理学中，波在穿过狭缝、小孔或圆盘之类的障碍物后会发生不同程度的弯散传播。假设将一个障碍物置放在光源和观察屏之间，则会有光亮区域与阴晦区域出现于观察屏，而且这些区域的边界并不锐利，是一种明暗相间的复杂图样。这现象称为衍射，当波在其传播路径上遇到障碍物时，都有可能发生这种现象。除此之外，当光波穿过折射率不均匀的介质时，或当声波穿过声阻抗（acoustic impedance）不均匀的介质时，也会发生类似的效应。在一定条件下，不仅水波、光波能够产生肉眼可见的衍射现象，其他类型的电磁波（例如X射线和无线电波等）也能够发生衍射。由于原子尺度的实际物体具有类似波的性质，它们也会表现出衍射现象，可以通过量子力学进行研究其性质。

在适当情况下，任何波都具有衍射的固有性质。然而，不同情况中波发生衍射的程度有所不同。如果障碍物具有多个密集分布的孔隙，就会造成较为复杂的衍射强度分布图样。这是因为波的不同部分以不同的路径传播到观察者的位置，发生波叠加而形成的现象。

衍射的形式论还可以用来描述有限波（量度为有限尺寸的波）在自由空间的传播情况。例如，激光束的发散性质、雷达天线的波束形状以及超声波传感器的视野范围都可以利用衍射方程来加以分析。

光的衍射

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。衍射时产生的明暗条纹或光环，叫衍射条纹。包括：单缝衍射、圆孔衍射、圆板衍射及泊松亮斑。

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，但是当光射向一个针孔、一条狭缝、一根细丝时，可以清楚地看到光的衍射。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。

任何障碍物都可以使光发生衍射现象，但发生明显衍射现象的条件是“苛刻”的。

当障碍物的尺寸远大于光波的波长时，光可看成沿直线传播。注意，光的直线传播只是一种近似的规律，当光的波长比孔或障碍物小得多时，光可看成沿直线传播；在孔或障碍物可以跟波长相比，甚至比波长还要小时，衍射就十分明显。由于可见光波长范围为m至m之间，所以日常生活中很少见到明显的光的衍射现象。

单缝衍射

单缝衍射是光在传播过程中遇到障碍物，光波会绕过障碍物继续传播的一种现象。如果波长与缝、孔或障碍物尺寸相当或者更大时，衍射现象最明显。

单缝衍射明暗条纹位置的计算公式为：

a为单缝宽度，x为光波汇聚点距中心位置，f为焦距，为波长。

超声光栅实验

超声波在透明媒质中传播时，将引起介质的弹性应变作时间和空间上的周期性变化，导致介质的折射率也作相应的变化。若声光作用距离L较小，光波通过时，介质折射率的空间周期性变化性质可近似认为是时间不变的，其位相受到的调制，如同经过一个正弦位相光栅，称为超声光栅。正弦位相光栅与普通平面矩形光栅的衍射主极大满足类似的光栅方程，但它们衍射条纹强度分布的规律不同，缺级现象的规律也不相同。另外，超声光栅是一种动态光栅，其衍射谱线的频率将发生相应的改变。

根据的研究结果，可将超声光栅与普通的平面矩形光栅作如下对比:

（1）衍射主极大满足类似的光栅方程，但衍射条纹强度分布的规律不同;

（2）都能产生缺级现象，但规律不同。当谱线的相对强度等于零时，超声光栅便产生9级主极大缺级现象。正弦位相光栅的这种可控制的缺级现象在光计算及信息处理中具有重要的应用!s爪

（3）超声光栅是一种动态光栅，衍射谱线的频率将发生改变。对行波超声光栅，各级谱线产生了相应的频移;对驻波超声光栅，各级谱线是含有多种频率的复合光。

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