举例说明光的绕射现象如何用在有关绕射的照明设计计中

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2020-03-02 01:25 标签： 有关绕射的照明设计

第 5 章 物理光學 233 5-3 光的繞射現象 在上┅節的圖 5-12 楊氏干涉實驗中光線抵達狹縫 S 和 S 的波前視 1 2 為點波源，分別往各方向發出光線其實這就是繞射現象。最右邊的光 屏 C 上各點均有來自 S1 和 S2 的兩光線因疊加而產生干涉條紋。 如果在楊氏雙狹縫干涉實驗中只有一個狹縫，但是狹縫有相當的 寬度（即抵達狹縫的波前不僅是一點不能只視為一個點波源），情況 會怎樣呢圖 5-20 的示意圖中，光屏 M 只有單一狹縫其寬度較楊氏干 涉實驗中的狹縫略大（約為 0.1 至 1 公釐）。為簡單起見設波長為λ的 單色光，以垂直於狹縫的方向入射波前抵達狹縫開口的每一位置，都 在同一波前上每一點皆為子波源，往各方向發出光波所以光屏 C 上 的每一點皆有無限多條光線抵達。通常實驗中兩光屏 M 和 C 之間的距離 約 1 公尺以上遠大於狹縫的寬度。若 P 為光屏 C 上的任一點從狹縫 開口的每一子波源發出而會聚於 P 點的光可視為平行光。 ▲圖 5-20 單狹縫繞射實驗示意圖遠處光屏 C 上每一點均受無限多光線照射。 例如圖 5-21 的(a) 、(b)和(c) 中各圖的平行光（只畫出四條光線作代 表）分別會聚到圖 5-20 光屏 C 上的 P 、O 和 Q 各點（O 點位於狹縫寬的 垂直平汾線上，此垂直平分線稱為中央線） 234 高中選修物理(上) (a) (b) (c) ▲圖 5-21 從狹縫開口的每一子波源發出而會聚於屏上的光可視為平行光。(a) 、(b)和(c) 圖中的三組平行光線分別會聚於光屏上的 P 、O 和 Q 點 抵達光屏 C 上各點的光線會因為疊加而造成光強度加強或減弱，底 下分別討論光屏 C 上各位置的亮暗凊形 因為抵達狹縫開口的光為同一波前，而且狹縫與光屏的距離甚遠 所以考慮光屏上各位置的干涉情形僅需考慮各光線的路程差。設圖 5-22 中狹縫的寬度為 a 狹縫中點至光屏C 的距離為 L ，狹縫中心至光屏上某 點 P 的方向與中央線的夾角為θ（稱為繞射角），光屏上 P 點與中央 O 點的距離為 y 狹縫開口兩端A 和 B 至 P 點的路徑長分別為 AP 和 BP ， 其路徑差為 a sin θ。P 與中央 O 點的距離可寫為 y ＝L tan θ，由於我們 ≈tan θ，故可 對光屏上有興趣的部汾在中央位置附近所以θ甚小，sin θ 近似寫為 y ＝L sin θ。 第 5 章 物理光學 235 ▲圖 5-22 單狹縫繞射實驗示意圖。 1. 光屏中央位置 O 點：若繞射角θ ＝0 則對應咣屏上的位置為中 央 O 點，即 y ＝0 此情形即圖 5-21(b)所示，與狹縫垂直的平行 光線會聚在 O 點所有光線的路 程都相同，同相到達故疊加成 為完全建設性干涉，應為光屏上 1 ▲ 圖 5-23 a sin θ＝ 2 λ時，從狹 最亮的位置 縫至 P 點的光線中，AP 和 BP 路程差 2. 若光

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