第16章 光的衍射

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在第二個屋子，對面牆壁上的螢幕有一些圓形條紋。中間有些反射鏡子，和豎直的帶圓孔的板子。

可能是要轉動鏡子，讓光源照在上面。光發生反射，到另外一個方向。找到另外一個鏡子，接住這束光，再進行反射。光如果照在牆上只是在牆上有個光斑。經過鏡面的幾次反射，向對面方向傳導。最終引導光照在螢幕上，讓門開啟，才能進去。

這邊的不同光源有10種。500

m-700

m.

不同的圓孔直徑有10種。

0.5mm,0.6mm,0.7mm,0.8mm,0.9mm,1mm,.1mm,1.2mm,1.3mm,1.4mm.

圓孔距離螢幕可以設定不同的距離。

向後看看，後上方牆壁也有個螢幕，有圓形條紋。和前面一個屋子的條紋不同。這裡後面和前面都是圓形條紋。

放上一個光源，光源射出光線，經過圓孔，在螢幕上形成圓形條紋，但是和牆壁上條紋不一致。

賀辛說：“這圓形的條紋估計是衍射條紋。”

建立在光的直線傳播定律基礎上的幾何光學不能解釋光的衍射現象，這種現象的解釋要依賴於波動光學。最早成功地運用波動光學原理解釋衍射現象的是菲涅耳。在光的電磁理論出現之後，人們知道光是一種電磁波，因而光波透過小孔之類的衍射問題應該作為電磁場的邊值問題來處理。實際所用的衍射理論都是一些近似解法。

在單色點光源和螢幕之間放置一箇中間開有圓孔的不透明屏，對投影邊緣仔細觀察會發現:有光線進入到幾何陰影區,並且出現了一些亮暗相間的條紋。

衍射現象的發生,最初認為是由於自由光波在空間傳播遇到障礙物，如狹縫、孔,其波面或波前受到障礙物體的限制、分割而使波面發生破損,實際上波面的任何變形或者波面（波前)上光場的復振幅分佈受到任何空間調製，都將導致衍射現象的發生，而使透過障礙物以後的光場的復振幅重新分佈。

惠更斯為了說明波在空間各點逐步傳播的機理，曾提出一種假設：波面（波前）上的每一點都可以看作為一個發出球面子波的次級擾動中心，在後一個時刻這些子波的包絡面就是該時刻新的波面。因為波面的法線方向就是光波的傳播方向，所以應用惠更斯原理可以確定光波從一個時刻到另一個時刻的傳播。

單色點光源發出的球面波到達圓孔邊緣時，波面只有部分暴露在圓孔範圍內，其餘部分受光屏阻擋。按照惠更斯原理，暴露在圓孔範圍內的波面上的各點可以看作為次級擾動中心、發出球面子波，並且這些子波的包絡面決定圓孔後的新的波面。在錐體外光波不再沿原光波方向傳播。

理想夫琅禾費衍射系統起到空間頻率分析器的作用。當單色光波入射到待分析的圖象上時，透過夫琅禾費衍射，一定空間頻率的資訊就被一定特定方向的平面衍射波輸送出來。這些衍射波在近場彼此交織在一起，到了遠場它們彼此分開，從而達到分頻的目的。常用遠場分頻裝置是透鏡：將不同方向的平面波匯聚到後焦面上不同的點上，形成一個個衍射斑。這些衍射斑和圖象的空間頻率一一對應，後焦面就是圖象的頻譜面，稱為傅立葉面。夫琅禾費衍射斑稱為譜斑。

薌煜說：“這裡有三個機器人，也在更換光源，圓孔，反射鏡。需要在它們組裝完成之前把對面的圓形條紋螢幕照亮。”

賀辛說：“還是和上一個屋子裡分工類似，我來更換光源，薌煜更換圓孔，瞬頻更換反射鏡。”

賀辛在更換光源後，對面機器人A1也更換了光源。薌煜更換圓孔後，對面機器人A2也更換了圓孔。瞬頻更換反射鏡後，對面機器人A3也更換了反射鏡。