光的衍射：菲涅耳、夫琅禾费衍射及应用

# 光的衍射
## 一、光的衍射现象
- 定义
  - 光通过小孔、狭缝或物体边缘时发生的偏离直线传播的现象
## 二、光的衍射分类
- 菲涅耳衍射
  - 特征
    - 光波遇到障碍物边缘、孔或缝时产生的衍射
- 夫琅禾费衍射
  - 特征
    - 光源和观察屏距离障碍物足够远时产生的衍射
## 三、菲涅耳衍射
- 半波带法
  - 定义
    - 将入射光波在障碍物边缘处分解成等间距的半波带
  - 应用
    - 解释圆孔、圆屏的衍射图样
## 四、夫琅禾费衍射
### 1. 单缝衍射
- **公式**
  - 中央最大值位置
    - θ = 0
  - 最小值位置
    - asinθ = m + 1/2 λ  (m = 0, 1, 2, ...)
  - 次最大值位置
    - asinθ = mλ  (m = 1, 2, 3, ...)
- **特点**
  - 中央条纹
    - 明亮且宽大
  - 条纹变化
    - 越向两侧条纹宽度越小越暗，条纹间隔变大
  - 白光入射
    - 形成彩色条纹
### 2. 双缝衍射
- **装置**
  - 两个相距很近的小孔或狭缝作为光源
- **图样特点**
  - 一系列明暗相间的平行等间距条纹
- **公式**
  - 条纹间距
    - Δx = λD/d
      - D：双缝到屏幕的距离
      - d：双缝间距 
### 3. 圆孔衍射
- **图样特点**
  - 中心亮斑
  - 外围：明暗相间的圆环
- **强度分布**
  - 与半波带法计算的结果相关
### 4. 圆屏衍射
- **图样特点**
  - 中心为暗斑
    - 泊松亮斑
  - 外围：明暗相间的圆环
- **解释**
  - 光波通过圆屏边缘时发生衍射，形成亮斑
## 五、波带片
- 定义
  - 具有同心圆环或辐射状条纹的薄透镜
- 作用
  - 将平行光会聚于一点
  - 将点光源发出的光变为平行光
- 应用
  - 在光学仪器中作为聚焦元件或准直元件
## 六、直线传播与衍射的联系
- 障碍物尺寸远大于光波波长时
  - 光沿直线传播
- 障碍物尺寸与光波波长相当或更小时
  - 光发生衍射现象