高二物理，为什么光的衍射的图像是明暗相间的？

Question

干涉是懂

Answer 1

光有波动性，当光波叠加的时候，不管是因为衍射还是干涉，波的增强区和减弱区……就会明暗相间了

定义：光绕过障碍物继续向前传播的现象。
包括：单缝衍射、圆孔衍射、圆板衍射及泊松亮斑
光在传播过程中，遇到障碍物或小孔（窄缝）时，它有离开直线路径绕道障碍物阴影里去的现象。这种现象叫光的衍射。衍射时产生的明暗条纹或光环，叫衍射图样。
产生衍射的条件是：由于光的波长很短，只有十分之几微米，通常物体都比它大得多，但是当光射向一个针孔、一条狭缝、一根细丝时，可以清楚地看到光的衍射。用单色光照射时效果好一些，如果用复色光，则看到的衍射图案是彩色的。
光的衍射
1．衍射现象
光绕过障碍物偏离直线传播路径而进入阴影区里的现象，叫光的衍射。
光的衍射和光的干涉一样证明了光具有波动性。
2．光产生明显衍射的条件
小孔或障碍物的尺寸比光波的波长小，或者跟波长差不多时，光才能发生明显的衍射现象。由于可见光波长范围为4×10-7m至7.7×10-7m之间，所以日常生活中很少见到明显的光的衍射现象。
任何障碍物都可以使光发生衍射现象，但发生明显衍射现象的条件是“苛刻”的。
当障碍物的尺寸远大于光波的波长时，光可看成沿直线传播。注意，光的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；在孔或障碍物可以跟波长相比，甚至比波长还要小时，衍射就十分明显。
3．衍射的种类：
(1)狭缝衍射
让激光发出的单色光照射到狭缝上，当狭缝由很宽逐渐减小，在光屏上出现的现象怎样？
当狭缝很宽时，缝的宽度远远大于光的波长，衍射现象极不明显，光沿直线传播，在屏上产生一条跟缝宽度相当的亮线；但当缝的宽度调到很窄，可以跟光波相比拟时，光通过缝后就明显偏离了直线传播方向，照射到屏上相当宽的地方，并且出现了明暗相间的衍射条纹，纹缝越小，衍射范围越大，衍射条纹越宽，。但亮度越来越暗。
试验：可以用游标卡尺调整到肉眼可辨认的最小距离，再通过此缝看光源
(2)小孔衍射
当孔半径较大时，光沿直线传播，在屏上得到一个按直线传播计算出来一样大小的亮光圆斑；减小孔的半径，屏上将出现按直线传播计算出来的倒立的光源的像，即小孔成像；继续减小孔的半径，屏上将出现明暗相间的圆形衍射光环

Answer 2

哥们，我看见你问了两个衍射的问题了，给你一并回答一下吧~~~
是这样，我是光学专业的研究生，如果你们是高中讲的话，应该是单缝衍射或者是矩孔衍射吧（光通过一个窄缝形成的衍射，或者一个方形的孔产生的衍射），如果我猜错了你可以再问，我先按我猜的给你讲
总的来说衍射效应是基于惠更斯—菲涅耳原理提出的，理论上任何一种衍射屏（就是产生衍射用的遮挡物，你们应该用的是一个缝吧）所产生的衍射图像都是可以通过惠更斯—菲涅耳曲面积分算出来的，但是这个积分太复杂了，所以一般学习时都会用单缝等简单的例子来教，而且后来也有菲涅耳衍射或者夫朗和费衍射等等简化版的情况，有点复杂，就不废话多说了，反正高考也不考
关于单缝衍射而言（矩孔一样），是有公式可以算出衍射图样的，光强分布公式为I=A[sin(t)/t]^2，
由公式看出他是一排一排的亮暗相间的条纹，条纹光强最暗的地方满足公式a*sin(x)=n*r（其中n不等于0），其中a是缝宽，x是衍射角，n是级次（你会看到若干个暗条纹，他们的位置不同是因为公式中他们的n不同），r是光波的波长。对上述公式两边求微分可以计算出条纹间隔e=r*f/a，其中r是波长，f是衍射屏到接收屏的距离，a是缝宽，可以看出每间隔e长度，就会出现一个光强最弱的位置，形成了由亮转弱再转亮再转弱的形式，其中每两个弱光强（暗条纹）的间隔是e

至于为什么中间亮纹最宽，是这样的，还是拿上面的那个最小值公式来说，当n=1时会得到+1级的暗纹位置，当n=-1时得到-1级的暗纹，这两个暗条纹之间就是中央的亮条纹，而在其他位置，假设当n=2时得到一个暗纹，当n=3时又会得到一个暗纹，两个位置之间是亮条纹。。自习看n的变化不难发现，中间的亮条纹相当于其他亮条纹宽度的2倍

说的有点乱，可能你也看不太明白，确实你现在可能不需要了解那么细，而且他是由一个复杂积分算出来的衍射图样，确实也不好讲解，上面全是手打，怪累的，望采纳，尽力讲了不懂再问吧