干涉和衍射有什么区别与联系？

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一、光的相干性

同一点光源发出的光，分成两束光，再使这两束光经过不同路程后，在空间某一点相交，如果能满足三个条件：①频率相同，②振动方向相同，③位相相同或位相差固定，便在交点上产生干涉，形成相长增强，或相消减弱的明暗相间干涉条纹。产生干涉作用的光波称为相干波。

光程差为波长的整数倍R=nλ，即位相差为2π的整数倍（Δθ=n·2π）时，干涉结果加强，形成明亮条纹，如图5-5A；当光程差为半波长的奇数倍R=（2n+1）λ 2，即位相差为π的奇数倍（Δθ=（2n+1）π）时，干涉结果为减弱或抵消，形成黑暗条纹，如图5-5B。

图5-5 两束光波干涉示意图

二、正交偏光镜间矿片的干涉现象

若矿片不处在消光位时，则发生干涉现象，若在白光透射下，则产生干涉色。当非均质体矿片上的光率体椭圆半径K₁、K₂与上、下偏光的振动方向AA、PP斜交时，由下偏光镜透出的振动方向与PP平行的偏光，它的振幅为K，进入矿片后，则发生双折射，按平行四边形法则分解为振动方向互相垂直两种偏光为K₁、K₂，由于K₁和K₂的折射率不等，在矿片中传播速度就不同。假设，即K₁为慢光，K₂为快光，在通过矿片的过程中，必然产生光程差（R）。当K₁、K₂先后透出矿片后，二者在空气中的传播速度相同，因而它们在到达上偏光镜之前，其光程差保持不变。

由于K₁和K₂的振动方向与上偏光镜振动方向斜交，当K₁、K₂先后进入上偏光镜时，必然按平行四边形法则再度分解成四种偏光（图5-6B），K₁分解成K₁′和K₁″，K₂分解成K₂′和K₂″，其中K₁″、K₂″的振动方向与上偏光镜的振动方向AA垂直，不能透出上偏光镜，可以不予考虑；而K₁′、K₂′的振动方向平行于AA，可以透出上偏光镜。

光波在正交偏光镜间发生干涉，需要满足三个条件：①要有相同的频率；②要有固定的光程差；③需在同一平面内振动。

图5-6 矿片上光率体椭圆半径与AA、PP斜交时，偏光通过矿片及到达上偏光镜的分解情况

透出上偏光镜后的K₁′、K₂′两种偏光具有以下特征：

（1）K₁′、K₂′由同一偏光束经过两次分解而成，故它们的频率相同。

1）PP→矿片，由下偏光镜振动方向分解至光率体轴；

2）矿片→AA，由光率体轴上的振动方向分解至上偏光镜。两束偏光由于折射率不同，速度值不同，在通过矿片后会产生光程差。

（2）K₁′、K₂′之间有固定的光程差（由K₁、K₂继承的光程差）。

（3）K₁′、K₂′在同一平面内（平行AA）振动。

因此，K₁、K₂两种偏光具备了光波发生干涉的三个必备条件，必将发生干涉作用，而干涉结果取决于K₁′、K₂′两种偏光之间的光程差。

为什么取走上偏光镜后，就看不见干涉色?这是因为单偏光镜下两束光不发生相互干涉，是因为它们的振动方向总是互相垂直，只有同频率和固定的光程差，而无平面振动。

由于上、下偏光镜的振动方向互相垂直，从下偏光镜入射的偏光透过矿片及上偏光镜后，经过两次分解，改变下偏光镜的振动方向90°，而使K₁′和K₂′两束偏光位相差为180°，即半波长的位相差（或光程差），因而两束相干波的相互叠加或是相互抵消的情况，恰与物理学上光的干涉效应的加强、减弱现象相反。

图5-7 单色光波通过正交偏光镜间非均质体矿片的干涉情况示意图

如果用单色光做光源，假设其波长为λ，当这种偏光的光程差等于该单色光半波长的偶数倍时，K₁′、K₂′振动方向相反，振幅相等，干涉结果是二者互相抵消而变黑暗（图 5-7A）；若光程差 R正好是该单色光半波长的奇数倍时，K₁′、K₂′的干涉结果是互相叠加，其亮度增强（图5-7B）。假设其光程差正好介于二者之间，K₁′、K₂′干涉结果是其亮度介于黑暗和最亮之间。

现用图5-7和图5-8说明K₁′、K₂′两种偏光的干涉情况，图5-7为立体图，图5-8为图5-7对应的偏光矢量分解平面图。

图5-7与图5-8表示由下偏光镜透出的振动方向与PP平行的单色偏光，它的振幅为K，进入矿片后发生双折射，按平行四边形法则分解为振动方向互相垂直的两种偏光为K₁、K₂（图5-7A中矿片底面上OK₁，OK₂，图5-8中的K₁、K₂）。由于K₁、K₂的折射率不等，N_K>N_K，在矿片中传播速度不同（K₁为慢光，K₂为快光），这两种偏光在通过矿片过程中产生一个波长的光程差（相当于R=2n1 2λ）。当K₁、K₂先后透出矿片，在矿片顶部，二者振动位相相同（图5-7A矿片顶面的箭头方向与图5-8A（3）），这两种偏光在空气中的传播速度相同，因而它们在到达上偏光镜之前，其光程差保持不变。当它们先后到达上偏光镜时，仍保持原来的振动位相（图5-7A上偏光镜底面的箭头方向及图5-8A（4））。

图5-8 非均质体除垂直光轴以外的矿片，在正交偏光镜间的偏光分解平面图

由于K₁、K₂的方向与上偏光镜的振动方向AA斜交，它们再度按平行四边形法则分解成四种偏光，K₁分解成K₁′、K₁″，K₂分解成K₂′、K₂″，其中K₁″、K₂″与AA垂直，不能透出上偏光镜，不予考虑。而K₁′、K₂′的振动方向与上偏光镜的振动方向AA平行，可以透出上偏光镜，而且K₁′、K₂′两种偏光的振幅相等，振动方向相反（图5-7A及图5-8A（4））干涉结果是两者互相抵消而变暗。

图5-7B与图5-8B表示K₁、K₂两种偏光，在通过矿片过程中产生半个波长的光程差（相当于，它们先后透出矿片，在矿片顶面上，二者振动位相相反（图5-7B矿片顶面箭头方向及图5-8B（3））。进入上偏光镜时，由于K₁、K₂与AA斜交，按平行四边形法则分解成K₁′、K₂′，其振幅相等，振动方向相同（图5-7B及图5-8B（4））。干涉结果是两者相长加强，而变亮。

由上可知，干涉结果主要取决于光程差，故应进一步了解影响光程差的因素。

三、光程差（R）（Optical path difference）

光通过矿片中的晶体时，发生双折射形成快光与慢光，当慢光离开矿片时，快光已在空气中进行了一段距离，并在它们到达上偏光镜前保持不变，这段距离称光程差。光程差（R）等于矿片厚度（d）乘以双折射率（N_g-N_p），即R=d（N_g-N_p），证明如下：

（1）当慢光离开矿片时，快光已在空气中传播了一段时间（t_g-t_p）。

（2）当慢光K₁离开矿片时，快光K₂已经在空气中进行了一段距离R，称为光程差。当快、慢光都进入空气时，两者传播速度相等，但慢光比快光始终落后一段距离V_o（t_g-t_p），所以

晶体光学与造岩矿物

（3）设快光和慢光在晶体中传播速度分别为V_p和V_g，则通过薄片所用的时间分别为：

晶体光学与造岩矿物

（4）将（3）代入（2）得：

晶体光学与造岩矿物

（5）根据折射率定义：

晶体光学与造岩矿物

（6）将（5）式代入（4）式便可得出光程差（R）等于矿片厚度（d）乘以双折射率：

晶体光学与造岩矿物

由此可见，光程差与薄片厚度和双折射率成正比，而双折射率又与矿物性质及切面方向有关。因此，影响光程差大小的因素有：矿物性质、切面方向和矿片厚度，这三个因素必须综合考虑。特别应当注意：同一种矿物，不同方向切面的双折射率也不同，平行光轴或者平行光轴面的切面，双折射率最大；垂直光轴切面的双折射率为零；其他方向切面的双折射率介于零与最大值之间。不同矿物的最大双折射率不同，如石英：N_e=1.553，N_o=1.544，ΔN=0.009；方解石：N_o=1.658，N_e=1.486，ΔN=0.172。

此外，矿片干涉结果的明亮程度，还与透出偏光镜的两种偏光K₁′、K₂′振幅大小有关，振幅越大，亮度越强。在两个消光位之间45°处达到光的最大强度，即当矿物上光率体半径与AA、PP成45°夹角时，K₁′、K₂′振幅最大，矿片最亮，这时的矿片位置称45°位置。

干涉和衍射有什么区别与联系
干涉，是指满足一定条件的两列相干光相遇叠加，在叠加区域某些点的振动始终加强，某些点的振动始终减弱，即在干涉区域内振动强度有稳定的空间分布。形成干涉条纹。
衍射，光在传播路径中，遇到不透明或透明的障碍物或者小孔（窄缝），绕过障碍物，产生偏离直线传播的现象称为光的衍射。衍射时产生的明暗条纹或光环。形成衍射图样。

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山西省19197176658： 干涉与衍射的之间的联系与区别? - ？
皮甄感冒： 干涉和衍射的本质是相同的,是我们研究波动光学的不同手段而已,但是仅从现象上,二者还是有区别的.衍射偏重于波的非直线传播过程,但是当我们着重分析衍射的效果比如条纹分布时,就必须用干涉来分析;干涉偏重于两列波动的叠加效果,但是波动能够到达不同的位置肯定是衍射的作用.应该说干涉衍射密不可分,只是在不同的情况下我们重点关注某一种研究手段而已.比如,单缝衍射,衍射为主,但是条纹的形成来自干涉,双缝干涉,干涉为主,但是光可以到达屏幕上的任意位置,这就是衍射.再比如光栅衍射,此时就是明显的把干涉衍射的方法同时使用,干涉决定条纹位置,衍射决定条纹亮度,不再是厚此薄彼.

山西省19197176658： 简答题:简述光的干涉和衍射的区别和联系 - ？
皮甄感冒： 区别:干涉有两个或更多的光源,衍射只有一个光源. 联系:都是光的波动性的表现,究竟如何是一个或多个光源,不是绝对的.

山西省19197176658： 干涉与衍射的之间的联系与区别? - ？
皮甄感冒：[答案] 干涉和衍射的本质是相同的,是我们研究波动光学的不同手段而已,但是仅从现象上,二者还是有区别的. 衍射偏重于波的非直线传播过程,但是当我们着重分析衍射的效果比如条纹分布时,就必须用干涉来分析;干涉偏重于两...

山西省19197176658： 光的衍射与光的干涉的区别和联系是什么 - ？
皮甄感冒： 光的衍射和干涉其实本质上是一回事,都是若干相干光线的相干叠加.只不过,干涉是有限条光线的相干叠加,可以直接代数相加.衍射是无限条光线的叠加,必须积分计算.1801年,英国物理学家托马斯·杨(1773—1829)在实验室里成功地观察到了光的干涉.两列或几列光波在空间相遇时相互叠加,在某些区域始终加强,在另一些区域则始终削弱,形成稳定的强弱分布的现象.光在传播过程中,遇到障碍物或小孔时,光将偏离直线传播的途径而绕到障碍物后面传播的现象,叫光的衍射(Diffraction of light). 光的衍射和光的干涉一样证明了光具有波动性.

山西省19197176658： 1.干涉和衍射的区别和联系 - ？
皮甄感冒： 衍射(英语:diffraction)是指波遇到障碍物时偏离原来直线传播的物理现象.在经典物理学中,波在穿过狭缝、小孔或圆盘之类的障碍物后会发生不同程度的弯散传播.假设将一个障碍物置放在光源和观察屏之间,则会有光亮区域与阴晦区域出现于观察屏,而且这些区域的边界并不锐利,是一种明暗相间的复杂图样.这现象称为衍射,当波在其传播路径上遇到障碍物时,都有可能发生这种现象.除此之外,当光波穿过折射率不均匀的介质时,或当声波穿过声阻抗(acoustic impedance)不均匀的介质时,也会发生类似的效应

山西省19197176658： 光的衍射和干涉有什么区别? - ？
皮甄感冒： 光的衍射是光传播遇到障碍或小孔、狭缝时光将偏离直线传播的途径而绕到障碍物后面传播的现象;干涉是频率相同的光相叠加产生的,干涉是多个之间的,而衍射是光自身的性质产生的.

山西省19197176658： 光的衍射和干涉有什么区别? - ？
皮甄感冒：[答案] 衍射(Diffraction)又称为绕射,光线照射到物体边沿后通过散射继续在空间发射的现象. 原理:如果采用单色平行光,则衍射后将产生干涉结果.相干波在空间某处相遇后,因位相不同,相互之间产生干涉作用,引起相互加强或减弱的物理现象.衍射...

山西省19197176658： 光的衍射和干涉现象有何不同,如何解释光的衍射现象 - ？
皮甄感冒： 区别: 1、光的衍射现象是光波遇到障碍物时偏离直线传播,在屏幕上出现光强分布不均匀的现象,只有当遇到与波长差不多的障碍物或孔时,才会出现明显的干涉现象. 2、光的干涉现象是两列或多列光波在空间相遇时相互叠加,在某些区域...

山西省19197176658： x射线的衍射和干涉的区别 - ？
皮甄感冒： 衍射(Diffraction)又称为绕射,波遇到障碍物或小孔后通过散射继续传播的现象.衍射现象是波的特有现象,一切波都会发生衍射现象. 如果采用单色平行光,则衍射后将产生干涉结果.相干波在空间某处相遇后,因位相不同,相...

山西省19197176658： 从双缝实验看光干涉和衍射的区别和联系 - ？
皮甄感冒： 衍射和干涉,基本没什么联系 衍射是因为一束光自己的波长和狭缝间距相近或者大产生的 双缝干涉是两束光干涉是宽度x=L(屏到狭缝水平距离)*波长/d(双缝间距)