菲涅耳直边衍射

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1、菲涅耳直边衍射光波通过具有直边的障碍物在有限距离处产生的衍射现象。如图1-22-38所示，假设S是与障碍物直边平行的线光源（一段垂直于纸面的发光直灯丝），D是具有直边的不透光屏，其直边与纸面垂直，MM′是观察衍射现象的幕或光屏。按照几何光学，屏上P点以下应为阴影区，P点以上应为有光照射的明亮区。实际上，靠近边界的阴影区内仍有相当强度的光，强度逐渐减小到零；靠近边界的明亮区域中有若干条明暗相间的条纹，这就是光通过直边后的衍射现象（图1-22-39）。直边衍射中光强度的分布规律，可以用波带法进行分析。图1-22-38中CC′是线光源S的柱面波面，假设沿着直边方向把这个波面分割成许多个直条形波

2、带，这些波带在观察点P产生的振幅互相叠加，就可以得到总振幅。图1-22-40中a1代表对着P点的第一个波带在P点产生的振幅矢量；a2代表第二个波带产生的振幅矢量，第二个波带离P点稍远，它产生的振动相位落后一些，因此矢量方向与a1相差一个小的角度，并稍微短些；同样，a3、a4代表第三、第四个波带在P点产生的振幅矢量，等等。大量的振幅矢量相接，将形成一条螺线，终端趋近于Z.AZ代表合振幅矢量，它的长度表示合振幅的大小。如果去掉障碍物，原来被遮住的波带对P点的作用也可以用类似的矢量叠加方法来研究，振幅矢量连接成的曲线在第三象限，形状与上半支相似。如果每条波带的面积为无限小，则得到的曲线为一条光

3、滑的螺线（图1-22-41）。这条螺线叫做考纽螺线。下面利用考纽螺线来分析P点上方（明亮区域）和P点下方（阴影区域）光强度的分布规律。在P点上方，例如P′点（图1-22-38），与P点相比，相当于a1波带的下方又露出几个波带，于是振幅矢量的起点A将沿螺线向下移动，假定移到M′点（图1-22-42），则M′Z就是在P′点的合振幅。P′点离P点越远，M′点沿螺线移动越接近Z′点。在这个过程中，合振幅矢量的长度有时长、有时短，即表示P点上方各点的光强度按一定规律发生强弱变化，但光强度不为零，当P′点离P点足够远时，合振幅矢量Z′Z，这以后光强度不再变化，与光波未受障碍物阻挡时相同。在P点下方，

4、例如P″点（图1-22-38），与P点相比，相当于a1波带的上方又有几个波带被遮挡，于是振幅矢量的起点A将沿螺线向上移动，假定移到M″点（图1-22-42），则M″Z就是在P″的合振幅。P″点离P点越远，M″点沿螺线移动越接近Z点。在这个过程中合振幅矢量的长度越来越小，即光强度越来越弱。当P″点离P点足够远时，合振幅矢量趋于零，即光强度实际上可以看作等于零，这以后光强度不再变化，与几何光学的阴影区相同。图1-22-43是光强度曲线，它与图1-22-39照片中的光强度分布规律是一致的。