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光的衍射(Diffraction of Light)
2
4-1 光的衍射现象
当一个波在传播中遇到障碍物时，会绕过去继续传
播， 如声音透过门缝，河里的水波穿过涵洞，这
种不遵从直线传播规律的绕射现象就是波的衍射。
当障碍物尺寸小到与波长可比拟时，衍射现象明显。
水波的衍射
3
当障碍物的尺寸小到与波长可比拟时，衍射现象明显。
光波长很短，光的衍射在障碍物很小时才易于观察到。
几何光学
小孔的衍射
4
图示：圆孔的衍射花样
图示：圆屏的衍射花样
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4-2 衍射的分类
一般情况下，为数学和物理处理上的方便，按照光源和观察屏到衍射物的距离不同，将衍射分为两类:
Fresnel 衍射和Fruanhofer 衍射。
d1
d2
6
平行光照射衍射物时，当观察屏到衍射物的距离改变时，观察屏上的衍射花样发生变化：
d
入射光
d 0 时:
狭缝
观察屏
d 有限大时:
带条纹的投影像
（近场衍射像）
d 时:
条纹像
（远场衍射像）
x
y
投影像（几何像）
Y方向强度分布
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当光源及观察屏到衍射物的距离为有限远时
当光源及观察屏到衍射物的距离为无限远时
在物理上, 近场衍射和远场衍射的划分：
在衍射物的范围内，入射波和出射波的波面可近似为平面时，为Fraunhofer 衍射，否则为Fresnel 衍射
近场衍射(near-field diffraction)----Fresnel 衍射
远场衍射(far-field diffraction) ----Fraunhofer 衍射
8
缝
光源、屏与缝相距有限远
Fraunhofer 衍射
光源、屏与缝相距无限远
缝
P
S
S
P
Fraunhofer 衍射的实现
S
Fresnel 衍射
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时，Fraunhofer 衍射
Fresnel 衍射
近似的定量判据：
严格条件下 d1、d2 时，Fraunhofer 衍射。
例如，平行光照明衍射物，衍射物后凸透镜的后焦面上观察Fraunhofer 衍射
否则
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4-3 Huygens-Fresnel 原理
4-3-1 Huygens 子波原理(Huygens wavelet principle)
Huygens子波原理的内容（1678年） ：
1）光波前上每一点可看成一个新的次级波源，发出子波；
2）下一个时刻的波前为所有子波的共同包络面；
3）波的传播方向 --- 沿子波源与子波面和包络面的切点的连线方向
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vDt
v
平面波的传播
v
S(t)
S(t+Dt )
球面波的传播
12
图示：狭缝生成的子波和波前
狭缝

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