波动光学的折射现象

如题所述

第1个回答  2016-05-28

光的衍射是光的波动性的重要标志之一,光在传播过程中所呈现的衍射现象,进一步揭示了光的波动本性。同时衍射也是讨论现代光学问题的基础。 波在传播中表现出衍射现象,既不沿直线传播而向各方向绕射的现象。窗户内外的人,虽然彼此不相见,都能听到对方的说话声,这说明声波(机械波的一种)能饶过窗户边缘传播。水波也能绕过水面上的障碍物传播。无线电波能绕过山的障碍,使山区也能接受到电台的广播。这些现象表明,当波遇到障碍物时,它将偏离直线传播,这种现象叫做波的衍射。
光由一种介质进入到另一介质而偏离直线传播的现象,叫做光的折射。 光的干涉现象是几束光相互叠加的结果。实际上即使是单独的一束光投射在屏上,经过精密的观察,也有明暗条纹花样出现。例如把杨氏干涉实验装置中光阑上两个小孔之一遮蔽,使点光源发出的光通过单孔照射到屏上,仔细观察时,可看到屏上的明亮区域比根据光的直线传播所估计的要大得多,而且还出现明暗不均匀分布的照度。光通过狭缝,甚至经过任何物体的边缘,在不同程度上都有类似的情况。把一条金属细线(作为对光的障碍物)放在屏的前面,在影的中央应该是最暗的地方,实际观察到的却是亮的,这种光线绕过障碍物偏离直线传播而进入几何阴影,并在屏幕上出现光强不均匀的分布的现象叫做光的衍射。
光的衍射现象的发现,与光的直线传播现象表现上是矛盾的,如果不能以波动观点对这两点作统一的解释,就难以确立光的波动性概念。事实上,机械波也有直线传播的现象。超声波就具有明显的方向性。普通声波遇到巨大的障碍物时,也会投射清楚的影子,例如在高大墙壁后面就听不到前面的的声响。在海港防波堤里面,巨大的海浪也不能到达。微波一般也同样是以直线传播的。衍射现象的出现与否,主要决定于障碍物线度和波长大小的对比。只有在障碍物线度和波长可以比拟时,衍射现象才明显的表现出来。声波的波长可达几十米,无线电波的波长可达几百米,它们遇到的障碍物通常总远小于波长,因而在传播途中可以绕过这些障碍物,到达不同的角度。一旦遇到巨大的障碍物时,直线传播才比较明显。超声波的波长数量级小的只有几毫米,微波波长的数量级也与此类似,通常遇到的障碍物都远较此为大,因而它们一般都可以看作是直线传播。 光波在真空中的波长约为(3.9~7.6)×10-5cm ,一般的障碍物或孔隙都远大于此,因而通常都显示出光的直线传播现象。一旦遇到与波长差不多数量级的障碍物或孔隙时,衍射现象就变的显著起来了。