干涉,衍射,X射线衍射.doc

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1、干涉物理学中干涉,干涉是两列或两列以上的波在空间中重叠时发生叠加从而形成新波形的现象。例如采用光学分束器将一束来自单色点光源的光分成两束后，再让它们在空间中的某个区域内重叠，将会发现在重叠区域内的光强并不是均匀分布的：其明暗程度随其在空间中位置的不同而变化，最亮的地方超过了原先两束光的光强之和，而最暗的地方光强有可能为零，这种光强的重新分布被称作“干涉条纹”。干涉现象是波动独有的特征,如果光真的是一种波,就必然会观察到光的干涉现象两个或两个以上的波相遇时，在一定情况下会相互影响，这种现象叫干涉现象。声波、光波和其他电磁波等都有此现象。两列波在同一介质中传播发生重叠

2、时，重叠范围内介质的质点同时受到两个波的作用。若波的振幅不大，此时重叠范围内介质质点的振动位移等于各别波动所造成位移的矢量和，这称为波的叠加原理。若两波的波峰（或波谷）同时抵达同一地点，称两波在该点同相，干涉波会产生最大的振幅，称为相长干涉若两波之一的波峰与另一波的波谷同时抵达同一地点，称两波在该点反相，干涉波会产生最小的振幅，称为相消干涉。准确的说，任何光都可以发生干涉，光是一种电磁波，电磁波有波的特性，波的特性中就有一条是干涉，但是为什么普通的光源不能看到干涉呢?其实不是他们不干涉，而是干涉不明显，甚至不稳定，不能被人眼准确的看到罢了，要发生稳定干涉的条件是，

3、两束光必须是相干的，也就是他们之间频率尽可能相同(可以略微不同，但是会导致干涉程度下降)，光波震动方向相同(可以略微不同，如果震动方向相互垂直，就完全不干涉了，其他情况看两个光波震动方向相同的程度来定)，最后一个就是有稳定的相位差(如果相位差不稳定，可以干涉，只不过干涉条纹会快速运动，当快到人眼不能分辨的时候，就认为是看不到干涉了)。光的散射和衍射散射是一种物理现象，而不是物理特性。物体表面不均匀导致入射光线经过表面反射后发向各个方向，这样的现象统称为散射。而衍射是波的一种物理特性。光（也可以是波）在传播路径中，遇到不透明或透明的障碍物，绕过障碍物，产生偏离直线传

4、播的现象称为光的衍射。散射是由于反射这种物理特性遇到不均匀反射表面产生的物理现象。而衍射是波所固有的物理特性。光束通过不均匀媒质时，部分光束将偏离原来方向而分散传播，从侧向也可以看到光的现象，叫做光的散射。波长短的光受到的散射最厉害，实际上是不同波长的光的反射。 光的衍射：光离开直线路径绕到障碍物阴影里去的现象叫光的衍射。衍射时产生的明暗条纹或光环叫衍射图样，光沿直线传播只是一种近似的规律，当光的波长比孔或障碍物小得多时，光可看成沿直线传播。在孔或障碍物尺寸可以跟波长相比、甚至比波长还要小时，衍射就十分明显。 区别：衍射时产生的明暗条纹或光环叫衍射图样。而散射不会

5、产生有规律图形。光的衍射 光波遇到障碍物以后会或多或少地偏离几何光学传播定律的现象。几何光学表明，光在均匀媒质中按直线定律传播，光在两种媒质的分界面按反射定律和折射定律传播。但是，光是一种电磁波，当一束光通过有孔的屏障以后，其强度可以波及到按直线传播定律所划定的几何阴影区内，也使得几何照明区内出现某些暗斑或暗纹。光波遇到障碍物以后会或多或少地偏离几何光学传播定律的现象。几何光学表明，光的衍射光在均匀媒质中按直线定律传播，光在两种媒质的分界面按反射定律和折射定律传播。但是，光是一种电磁波，当一束光通过有孔的屏障以后，其强度可以波及到按直线传播定律所划定的几何阴影区内

6、，也使得几何照明区内出现某些暗斑或暗纹。总之，衍射效应使得障碍物后空间的光强分布既区别于几何光学给出的光强分布，又区别于光波自由传播时的光强分布，衍射光强有了一种重新分布。衍射使得一切几何影界失去了明锐的边缘。意大利物理学家和天文学家F.M.格里马尔迪在17世纪首先精确地描述了光的衍射现象，150年以后，法国物理学家A.-J.菲涅耳于19世纪最早阐明了这一现象。光的衍射现象的观察和特点　衍射是一切波所共有的传播行为。日常生活中声波的衍射、水波的衍射、广播段无线电波的衍射是随时随地发生的，易为人觉察。但是，光的衍射现象却不易为人们所觉察，这是因为可见光的波长很短，以

7、及普通光源是非相干的面光源。当用一束强光照明小孔、圆屏、狭缝、细丝、刀口、直边等障碍物时，在足够远的屏幕上会出现一幅幅不同的衍射图样。在实验室中，过去用碳弧灯这类强点光源，而目前广泛采用氦氖激光器作光源来显示衍射现象，收到了良好的效果（图1）。衍射现象具有两个鲜明的特点：①光束在衍射屏上的某一方位受到限制，则远处屏幕上的衍射强度就沿该方向扩展开来。②若光孔线度越小，光束受限制得越厉害，则衍射范围越加弥漫。理论上表明光孔横向线度ρ与衍射发散角Δθ之间存在反比关系电子衍射当电子波（具有一定能量的电子）落到晶体上时，被晶体中原子散射，各散射电子波之间产生互相干涉现象。晶

8、体中每个原