物理專業(yè)畢業(yè)論文之《光的干涉與衍射》

1、光的干涉與衍射學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 內(nèi)容摘要：結(jié)合在光學(xué)學(xué)習(xí)過(guò)程中的心得體會(huì)，依據(jù)波動(dòng)光學(xué)的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，結(jié)合前人的探討結(jié)果，從以下方面討論了光的干涉與衍射：光的定義、傳播路徑、相 干疊加性、計(jì)算方法、光強(qiáng)分布，條紋特點(diǎn)等，并系統(tǒng)總結(jié)兩者之間的異同點(diǎn)，從而較深入的探討了光波的干涉和衍射的本質(zhì):光的干涉與衍射都是光的波動(dòng)性的表現(xiàn)，都是光在遇到障礙物后所表現(xiàn)出的光強(qiáng)分布不均勻現(xiàn)象。兩者在本質(zhì)上是統(tǒng)

2、一 的，共處于“線性波的相干疊加”這個(gè)統(tǒng)一體中，并在一定的條件下發(fā)生轉(zhuǎn)化，兩者也有各自的特點(diǎn)。但無(wú)論是干涉還是衍射中的光強(qiáng)的分布問(wèn)題是可以由菲涅耳在惠更斯原理的基礎(chǔ)上提出的次波相干理論解決的。在此基礎(chǔ)上期能對(duì)更高階段的光 學(xué)知識(shí)學(xué)習(xí)有所幫助。關(guān)鍵字：干涉 衍射 異同點(diǎn)The interference and diffraction of lightXXXDirected by Prof.XXX Abstract: Integrated

3、with what we have learned and our experience on the study of optics, based on the related knowledge points of wave optics, together with the former researches, this paper is to discuss the interference and diffraction of

4、 light on the following aspects, the definitions of rays, how they spread, the coherent superposition, the intensity distribution and the stripe features. What’s more, it summarizes systemically the similarities and di

5、fferences. Interference and diffraction of light is the performance of volatility, are obstacles in the face after the light shown by the phenomenon of uneven distribution of light intensity. Both in essence, a total o

6、f a “coherent superposition of linear waves“ of this entity, and under certain conditions in the transformation occurred, and both have their own characteristics. But whether it is interference or diffraction , the ligh

7、t intensity distribution of the problem is from the Huygens Fresnel principle based on the theory of time resolved coherent wave. Based on this view,we expecting that this would help with further learning of optics..Ke

8、y words: interference diffraction similarities and differences1光的干涉與衍射0 引言大學(xué)物理是本科院校一門重要的公共基礎(chǔ)課程，干涉與衍射往往又是波動(dòng)光學(xué)中最重要的知識(shí)點(diǎn)。雖然它們都反映出光的波動(dòng)性本質(zhì)，但是彼此又有明顯的區(qū)別，而且兩者常常在波動(dòng)現(xiàn)象中同時(shí)出現(xiàn)。在基礎(chǔ)物理的學(xué)習(xí)過(guò)程中存在著一個(gè)不 容忽視的問(wèn)題：對(duì)光的干涉與衍射的認(rèn)識(shí)，一開(kāi)始感覺(jué)清楚，但隨著知識(shí)點(diǎn)的增加和

9、學(xué)習(xí)的深入，相關(guān)概念反倒模糊起來(lái)，導(dǎo)致同學(xué)學(xué)習(xí)困難、理不清頭緒。在國(guó)內(nèi)外的教材中，雖然關(guān)于干涉和衍射的異同點(diǎn)都有相關(guān)的探討，但是能將兩者的異同點(diǎn)系統(tǒng)化地加以比較的并不多見(jiàn)。而且國(guó)內(nèi)的教材都是將干涉和衍射分在獨(dú)立的章 節(jié)進(jìn)行講解，這樣以來(lái)，很容易引起大家對(duì)引起這些結(jié)論的實(shí)質(zhì)認(rèn)識(shí)不清?，F(xiàn)結(jié)合基礎(chǔ)物理學(xué)習(xí)中的心得體會(huì)，從兩者的定義、強(qiáng)度計(jì)算以及分布情況、條紋分布特點(diǎn)等方面系統(tǒng)地總結(jié)干涉與衍射的異同點(diǎn)。1 光的干涉1.1 從定義出發(fā)探討光的干涉

10、特點(diǎn)光的干涉的廣義定義為“兩束（或多束）頻率相同，振動(dòng)（偏振）方向一致，振動(dòng)位相差恒定的光在一定的空間范圍內(nèi)疊加后，其強(qiáng)度分布和原來(lái)兩束（或多束）光的強(qiáng)度之和不同的現(xiàn)象稱為光的干涉” 。對(duì)于這種定義，從方法論的角度看，是一種外延定義法——凡是不屬于“非相干疊加”的疊加，均屬于“相干疊加” 。同時(shí)很多教材根據(jù)光強(qiáng)空間分布的明顯差別，也給出了光的干涉的狹義定義 “滿足一定條件的兩束（或多束）光在空間疊加后，其合振動(dòng)在有些地方固定的加 強(qiáng)，有

11、些地方固定的減弱，強(qiáng)度在空間有一種周期性變化的穩(wěn)定分布,這種現(xiàn)象稱為光的干涉” 。這種狹義定義也是我們這里所要討論的重點(diǎn)。根據(jù)定義我 們知道光 ?的干涉是有限束光波沿直線傳播時(shí)，在遇到障礙物后相干疊加，由于接受屏上相干光的相位差而引起強(qiáng)度分布變化。 1.2 從計(jì)算方法上分析干涉的光強(qiáng)分布 1.2.1 矢量圖法在光的干涉中，參加干涉的光束數(shù)為有限多，在用矢量圖解時(shí)，其矢量圖是折線圖。例如：在振幅相等，相位差相等的多光束干涉中，設(shè)任意一束光