光的衍射——光波在传播过程中遇到障碍物时，会偏离原来的传播方向弯入障碍物的几何影区内，并在几何影区和几何照明区形成光强的不均匀分布的现象。
衍射现象通常分为两类进行研究：
目录
1、惠更斯—菲涅耳原理
①惠更斯原理
a、惠更斯原理——波前（波阵面）上的每一点都可以看做是一个次级扰动中心，发出球面子波；在后一时刻这些子波的包络面就是新的波前。
利用惠更斯原理虽然可以说明衍射现象的存在，但不能确定光波通过圆孔后沿不同方向传播的振幅大小，因而无法确定衍射图样中的光强分布。
②惠更斯—菲涅尔原理及数学表达式
首先，说一下什么是惠更斯-菲涅耳原理：
a、惠更斯-菲涅尔原理：惠更斯子波来自同一光源，它们是相干的，因而波前外任一点的光振动应该是波前上所有子波想干叠加的结果。
因此可见，惠更斯—菲涅尔原理是在原惠更斯原理的基础上补充“子波相干叠加”而产生的。
接着就来说说，
b、惠更斯-菲涅尔原理及数学表达式
这里有一个陌生的符号
，是什么意思呢？具体来解释一下：
——波前的某一点Q到目标点P的矢量与Q点的子波面源法线方向形成矢量之间的夹角，也叫做衍射角
显然在这里起到一个权重系数的作用，在课本中是这么定义的：表示子波的振幅随面元法线与QP的夹角的变化。
因此可以将理解为：目标点P的振幅中Q点所占据的振幅和能量比重。
显然若波前面某点Z的面元法线垂直，也就是ZP与波前面相切，那么Z点对P点的振幅是没有贡献的，那么Z点和Z的对称点之间所形成的面就是贡献面，其余都是对振幅没有贡献的。
2、基尔霍夫衍射理论
为什么会产生这个理论呢？原因就在于菲涅尔理论虽然与实际符合的很好，但是理论本身不严格，对缺乏理论依据。
所以基尔霍夫衍射理论的意义就是：确定倾斜因子的具体形式，给出完善的数学表达式
但是注意哦！！！基尔霍夫理论只适用于标量波的衍射，故又称为标量衍射理论。
下面给出：
菲涅尔-基尔霍夫衍射公式：
与惠更斯菲涅耳原理给出的推广公式：
作比较，其实就是进行了更进一步的求证之后的公式替换，替换公式如下：
根据基尔霍夫原理，可以得出关于互补屏衍射的原理——巴俾涅原理
巴俾涅原理：两个互补屏单独产生的衍射场的复振幅之和等于没有屏时的复振幅
可以得出：当没有屏时振幅为0——两个互补屏的振幅相差位相，强度大小相同
3、菲涅尔衍射和夫琅禾费衍射
①两类衍射现象的特点
通过观察圆孔的衍射现象，不断移动观察屏的位置，可以得到如下图的衍射强度变化：
A区：几何光学区，即光斑边缘清晰，大小与障碍物的通光口径基本相同；
B区：菲涅耳衍射区，即光斑边缘模糊，光斑内有明暗相间的条纹，观察屏沿轴向后移动，光斑不断扩大，光斑内条纹数减少，中心有亮暗交替的变化；
C区：夫琅禾费衍射区，观察屏沿轴前后移动，光斑只有大小的变化，其形式不变。
通过观察分析，我i们把区域分为近场区（B区）和远场区（C区）
②两类衍射的近似计算公式
应用基尔霍夫公式
来计算衍射问题，对很复杂吧，但是我们可以对其进行一定条件的近似得到两类衍射的近似计算公式。
1）傍轴近似：本质就是通常情况下，衍射孔径的线度比观察屏到孔径的距离小得多，观察屏上的考察范围也比观察屏到孔径的距离 小得多而得到的近似——
2）菲涅尔近似：对位相因子中的r下手，取具体坐标求r，并对r式进行二次项展开，接着就是进行近似
——
3）夫琅禾费近似：因为夫琅禾费和菲涅尔的本质区别在于观察屏的距离，那么距离长，会有比较多的二项式可以忽略不计，也就是 说夫琅禾费近似就是在菲涅尔近似的基础上（对象还是那个r）少了几项而已
——
4、矩孔和单缝的夫琅禾费衍射
①夫琅禾费衍射装置
透镜的作用：因为夫琅禾费衍射要求观察屏的距离很远，但是实验室条件又做不到这么长的距离，因此加上透镜光波会汇聚于焦面上的P点。在焦面上观察到的衍射图样与没有透镜时在远场观察到的衍射图样相似，只是大小缩小为，这对于我们只关心衍射图样的相对强度分布来说，并无任何影响。
②夫琅禾费衍射公式的意义
除了一个二次位相因子外，夫琅禾费衍射的复振幅分布是衍射平面上复振幅分布的傅里叶变换。
夫琅禾费衍射的光强分布可由傅里叶变换式直接求出
③矩孔衍射
（a）根据上述夫琅禾费衍射公式，对：宽a，长b的衍射孔进行计算，可以得到观察面上P点的复振幅：
接着就可以得到P点的
（b）接着就可以得出P点的强度：
这就是：夫琅禾费矩孔衍射的强度分布公式
（c）知道了强度公式呢，就很容易根据等式关系得到夫琅禾费矩孔衍射的衍射图样（零强度点【暗点】，次极大值点等），这里就不一一赘述，公式推导见课本P167
下面直接给出满足关系式条件：
零强度点：
次极大值点：
（d）分析也可得夫琅禾费矩孔衍射图样的规律：
对于中心亮斑，其边缘公式：
总结：衍射扩展与矩孔的宽度成反比，而与光波的波长成正比
④单缝衍射
单缝可以理解为的矩孔衍射，此时y轴可以看成没有衍射，那么衍射图样只分布在x轴
（a）根据上面讨论已知在x轴上的衍射强度分布公式：
我们称因子为单缝衍射因子
（b）中心亮条纹=两个暗点的范围内：
显然，他是其他两条纹宽度的两倍
（c）在单缝衍射实验中，常常用取向与单缝平行的线光源来代替点光源，得到的是一些与单缝平行的直线衍射条纹（它们是线光源上各个不相干点光源产生的图样的总和）
（d）把狭缝光源换成不透光的细丝，狭缝光源和不透光细丝系统之间相互互补，根据巴俾涅原理，很容易找到细丝衍射图样和单缝衍射图样的关系
在夫琅禾费衍射装置中，除轴上点外，单缝和与之互补的细丝的衍射图样，在复振幅分布上有的位相差，而强度分布完全相同（该结论适用于所有夫琅禾费 衍射下的其他互补屏）
（e）衍射条纹的间距（相邻两暗纹之间的距离）：
也可以根据条纹间距得出细丝的直径哦~~
持续更新中······（督促自己每日学习，尽量坚持每日更新！！！）
今天的文章光的衍射物理学史_波的衍射本质是什么分享到此就结束了，感谢您的阅读。
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