4.S：衍射（摘要）
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关键条款
| 布拉格飞机 | 晶体中可能导致 X 射线衍射的平面家族 |
| 单个狭缝的破坏性干扰 | 当狭缝的宽度与照亮它的光的波长相等时发生 |
| 衍射 | 波浪在开口或障碍物的边缘弯曲 |
| 衍射光栅 | 大量间隔均匀的平行狭缝 |
| 衍射极限 | 衍射导致分辨率的基本极限 |
| 全息图 | 激光在胶片上记录的三维图像；全息图一词的意思是整幅画面（来自希腊语 holo，就像整体一样） |
| 全息摄影 | 使用激光制作全息图的过程 |
| 缺少订单 | 干扰最大值是看不见的，因为它与衍射最小值一致 |
| 瑞利标准 | 当一张图像的衍射图案的中心直接位于另一张衍射图案的第一个最小值上方时，两张图像是可以分辨的 |
| 分辨率 | 区分图像中小细节的能力或其限制 |
| 双缝衍射图案 | 两个宽度为 a 的狭缝的衍射图案相隔一定距离 d 是两个点源的干涉图案乘以宽度为 a 的狭缝的衍射图案 |
| 中心峰的宽度 | 最小值\(\displaystyle m=1\)和最小值之间的角度\(\displaystyle m=−1\) |
| X 射线衍射 | 提供有关天然和人造材料晶体学结构详细信息的技术 |
关键方程
| 单个缝隙的破坏性干扰 | \(\displaystyle a \sin θ=mλ\)为了\(\displaystyle m=±1,±2,±3,...\) |
| 半相角 | \(\displaystyle β=\frac{ϕ}{2}=\frac{πa \sinθ}{λ}\) |
| 衍射图案中的场振幅 | \(\displaystyle E=NΔE_0\frac{\sin β}{β}\) |
| 衍射图案中的强度 | \(\displaystyle I=I_0(\frac{\sin β}{β})^2\) |
| 圆孔的瑞利标准 | \(\displaystyle θ=1.22\frac{λ}{D}\) |
| 布拉格方程 | \(\displaystyle mλ=2d \sin θ,m=1,2,3...\) |
摘要
4.1: 单缝衍射
- 衍射可以在开口或其他障碍物的边缘发出波浪。
- 单个狭缝会产生干涉图案，其特征是中心最大值较宽，两侧最大值较窄且较暗的最大值。
4.2：单缝衍射中的强度
- 单个狭缝引起的衍射强度模式可以使用相量来计算
\(\displaystyle I=I_0(\frac{\sin β}{β})^2\)，
其中\(\displaystyle β=\frac{ϕ}{2}=\frac{πa \sin θ}{λ}\)，a 是狭缝宽度，\(\displaystyle λ\)是波长，\(\displaystyle θ\)是与中心峰的角度。
4.3: 双缝衍射
- 对于宽度有限的真实狭缝，干涉和衍射的效果同时起作用，形成复杂的强度图案。
- 可以确定衍射图案中干涉条纹的相对强度。
- 当干涉最大值和衍射最小值位于一起时，就会出现阶数缺失。
4.4: 衍射光栅
- 衍射光栅由大量间隔均匀的平行狭缝组成，这些缝隙产生的干涉图案与双缝相似，但比双缝更清晰。
- 当 f\(\displaystyle d \sin θ=mλ\) or 时\(\displaystyle m=0,±1,±2,...\)，会发生构造干扰，其中 d 是狭缝之间的距离，β 是相对于入射方向的角度，m 是干扰的阶数。
4.5: 圆孔径和分辨率
- 衍射限制了分辨率。
- 瑞利标准指出，当一张图像的衍射图案的中心直接高于另一张衍射图案的第一个最小值时，两张图像才是可以分辨的。
4.6: X 射线衍射
- X 射线是波长相对较短的电磁辐射，在与相应的小物体相互作用时可以表现出波浪特性，例如干扰。
4.7: 全息术
- 全息术是一种基于波浪干扰的技术，用于记录和形成三维图像。
- 激光器为生成清晰的全息图像提供了一种实用的方法，因为它们的单色和相干光可产生明显的干扰模式。