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7.3: 干涉和衍射
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Interference and Diffraction
 
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7.3: 干涉和衍射

干扰是波表现出的特征现象。当两个电磁波的波峰和波谷重合时,会产生振幅更大的波。这称为相长干涉。在这种情况下,两个相互作用的波彼此同相。 亦或,若两个波重合并相互作用,使得一个波的波谷与另一个波的波峰重合(以异相方式),则合成波将显示出低得多的振幅。这就是相消干涉。

波还显示出称为衍射的特征行为。当光束通过尺寸与入射光束波长相当的狭缝时,光束会在狭缝周围弯曲(又称衍射、绕射)。相反,当粒子流通过狭缝时,粒子只是从孔中出来。 此外,当光束穿过一对间隔开的狭缝,它们之间的距离与光的波长相当时,通过衍射过程在每个狭缝处产生圆波。这两个波互相干涉,因此在狭缝后短距离放置的屏幕上会得到暗线和亮线交替的干涉图。

当两个波传播相等的距离到达此点并产生相长干涉时,亮线在屏幕中心产生。当两个波沿任一方向远离中心的距离很小时,它们的传播距离会略有不同。它们不同步。当它们的行进距离之差恰好是波长的一半时,他们通过产生相消干涉相遇。较暗的区域对应于一个狭缝的波峰恰好与另一狭缝的波谷相重合(相消干涉)的区域,而最亮的区域对应于两个波的峰(或它们的两个波谷)恰好重合(相长干涉)。衍射图样是波的固有特性,为光的波特性提供了令人信服的证据。

本文改编自 Openstax,化学2e,第6.1节:电磁能量。

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Interference Diffraction Waves Amplitude Phase Constructive Interference Destructive Interference Trough Crest Cancellation Diffracted Waves Aperture
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