菲涅耳直邊衍射

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1、菲涅耳直邊衍射光波通過具有直邊的障礙物在有限距離處產(chǎn)生的衍射現(xiàn)象。如圖1-22-38所示，假設(shè)S是與障礙物直邊平行的線光源（一段垂直于紙面的發(fā)光直燈絲），D是具有直邊的不透光屏，其直邊與紙面垂直，MM′是觀察衍射現(xiàn)象的幕或光屏。按照幾何光學，屏上P點以下應(yīng)為陰影區(qū)，P點以上應(yīng)為有光照射的明亮區(qū)。實際上，靠近邊界的陰影區(qū)內(nèi)仍有相當強度的光，強度逐漸減小到零；靠近邊界的明亮區(qū)域中有若干條明暗相間的條紋，這就是光通過直邊后的衍射現(xiàn)象（圖1-22-39）。直邊衍射中光強度的分布規(guī)律，可以用波帶法進行分析。圖1-22-38中CC′是線光源S的柱面波面，假設(shè)沿著直邊方向把這個波面分割成許多個直條形波

2、帶，這些波帶在觀察點P產(chǎn)生的振幅互相疊加，就可以得到總振幅。圖1-22-40中a1代表對著P點的第一個波帶在P點產(chǎn)生的振幅矢量；a2代表第二個波帶產(chǎn)生的振幅矢量，第二個波帶離P點稍遠，它產(chǎn)生的振動相位落后一些，因此矢量方向與a1相差一個小的角度，并稍微短些；同樣，a3、a4代表第三、第四個波帶在P點產(chǎn)生的振幅矢量，等等。大量的振幅矢量相接，將形成一條螺線，終端趨近于Z.AZ代表合振幅矢量，它的長度表示合振幅的大小。如果去掉障礙物，原來被遮住的波帶對P點的作用也可以用類似的矢量疊加方法來研究，振幅矢量連接成的曲線在第三象限，形狀與上半支相似。如果每條波帶的面積為無限小，則得到的曲線為一條光

3、滑的螺線（圖1-22-41）。這條螺線叫做考紐螺線。下面利用考紐螺線來分析P點上方（明亮區(qū)域）和P點下方（陰影區(qū)域）光強度的分布規(guī)律。在P點上方，例如P′點（圖1-22-38），與P點相比，相當于a1波帶的下方又露出幾個波帶，于是振幅矢量的起點A將沿螺線向下移動，假定移到M′點（圖1-22-42），則M′Z就是在P′點的合振幅。P′點離P點越遠，M′點沿螺線移動越接近Z′點。在這個過程中，合振幅矢量的長度有時長、有時短，即表示P點上方各點的光強度按一定規(guī)律發(fā)生強弱變化，但光強度不為零，當P′點離P點足夠遠時，合振幅矢量Z′Z，這以后光強度不再變化，與光波未受障礙物阻擋時相同。在P點下方，

4、例如P″點（圖1-22-38），與P點相比，相當于a1波帶的上方又有幾個波帶被遮擋，于是振幅矢量的起點A將沿螺線向上移動，假定移到M″點（圖1-22-42），則M″Z就是在P″的合振幅。P″點離P點越遠，M″點沿螺線移動越接近Z點。在這個過程中合振幅矢量的長度越來越小，即光強度越來越弱。當P″點離P點足夠遠時，合振幅矢量趨于零，即光強度實際上可以看作等于零，這以后光強度不再變化，與幾何光學的陰影區(qū)相同。圖1-22-43是光強度曲線，它與圖1-22-39照片中的光強度分布規(guī)律是一致的。