为什么障碍物比尺寸比波长小得越多,衍射现象越明显?
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2024-10-25 02:45:10
为什么障碍物比尺寸比波长小得越多,衍射现象越明显?

只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多或者比波长更小时,才能观察到明显的衍射现象.(但也不能比波长小太多,当孔的宽度为波长的大约3/10时波的衍射现象已经不明显--与能量有关,能量会在传播过程中转化为内能或势能)

相对于波长而言,障碍物的线度越大衍射现象越不明显,障碍物的线度越小衍射现象越明显。

说明:

①障碍物或孔的尺寸大小,并不是决定衍射能否发生的条件,仅是使衍射现象明显表现的条件.一般情况下,波长较大的波容易产生显著的衍射现象.【衍射(干涉)是波的特有现象,是验证波的重要方法】

②波传到小孔(或障碍物)时,小孔处(或障碍处)的波看作一个新的波源(惠更斯原理),由它发出与原来同频率的波(称为子波)在孔后的传播,于是就出现了波线偏离原波线传播方向的衍射现象.

③当孔的尺寸远小于波长时尽管衍射十分突出,但由于能量减弱,衍射现象不容易观察到。

                                    



惠更斯(Huygens)原理

球形波面上的每一点(面源)都是一个次级球面波的子波源,子波的波速与频率等于初级波的波速和频率,此后每一时刻的子波波面的包络就是该时刻总的波动的波面。其核心思想是:介质中任一处的波动状态是由各处的波动决定的。


光的直线传播、反射、折射等都能以此来进行较好的解释。此外,惠更斯原理还可解释晶体的双折射现象。但是,原始的惠更斯原理是比较粗糙的,用它不能解释衍射现象,而且由惠更斯原理还会导致有倒退波的存在,而这显然是不存在的。


由于惠更斯原理的次波假设不涉及波的时空周期特性--波长,振幅和位相,虽然能说明波在障碍物后面拐弯偏离直线传播的现象,但实际上,光的衍射现象要细微的多,例如还有明暗相间的条纹出现,表明各点的振幅大小不等,对此惠更斯原理就无能为力了。因此必须能够定量计算光所到达的空间范围内任何一点的振幅,才能更精确地解释衍射现象。

                                          

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