衍射

波在传播途中遇到障碍物在其不透明边缘发生扩散或发散的现象
衍射(英语:diffraction)[1],又称绕射,指的是波在传播过程中遇到障碍物后传播方向会发生改变,波能绕过障碍物的边缘继续前进。[2]在狭缝的中部,波还保持原来的传播方向,在狭缝的边缘,波面弯曲,波改变了传播方向,绕过障碍物向前传播。衍射现象是波动的特征之一。[9]
经典物理学中,衍射现象由惠更斯-菲涅尔原理描述,该原理将传播波阵面中的每个点视为单个球形小波的集合。如果有多个紧密间隔的狭缝/孔隙(例如衍射光栅),就会产生强度不同的复杂图案。相关研究包括单缝衍射、双缝衍射、衍射光栅等。通过量子力学的研究,原子尺度的实际物体也会表现出衍射现象。衍射的形式论还可以用来描述有限波(量度为有限尺寸的波)在自由空间的传播情况。在适当情况下,任何波都具有衍射性质。如果障碍物具有多个密集分布的孔径,就会造成较为复杂的衍射强度分布图样。这是因为波的不同部分以不同的路径传播到观察者的位置,发生波叠加而产生的现象。[3]
1655 年,意大利波仑亚大学的数学教授弗朗西斯科·格里马第(英语:Francesco Grimaldi)把光线会绕过障碍物边缘的现象称为“衍射”。[7]法国物理学家和铁路工程师菲涅耳英语:Fresnel)专注于光的衍射现象的研究。他把惠更斯原理中包络面作图法同杨氏干涉原理相结合,建立了分析光的衍射现象的基本理论,这就是著名的惠更斯一菲涅耳原理。[10]
衍射主要应用在工程测量、全息照相、X射线衍射等。[4][5][6]

研究历史