4.1: 衍射前奏
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想象一下,单色光束穿过一个狭窄的开口,这个狭缝比光的波长稍宽一点。 尽管只有一条缝隙,但你看到的不是屏幕上狭缝的简单阴影,而是出现了干涉图案。
在关于干扰的章节中,我们发现需要两个波源才能发生干扰。 当我们只有一个缝隙时,怎么会有干扰模式? 在《光的本质》中,我们了解到,根据惠更斯的原理,我们可以想象波锋相当于无限多的点波浪源。 因此,来自狭缝的波浪不能表现为一个波浪,而是无限数量的点源。 这些波可以相互干扰,从而在没有第二条狭缝的情况下形成干扰模式。 这种现象称为衍射。
另一种查看方法是识别狭缝的宽度很小但有限。 在上一章中,我们隐含地将狭缝视为有位置但没有大小的对象。 缝隙的宽度被认为可以忽略不计。 当狭缝的宽度有限时,开口沿线的每个点都可以被视为点光源,这是惠更斯原理的基础。 由于现实世界中的光学仪器必须具有有限的光圈(否则,光无法进入),衍射在我们解释这些光学仪器输出的方式中起着重要作用。 例如,衍射限制了我们解析图像或物体的能力。 这是我们将在本章后面研究的问题。