光的衍射问题

Question

光的衍射问题。在一个遮光板的正中心，有一个小圆孔，光照向圆孔，在屏上有一个光线的斑。问：当圆孔逐渐缩小，屏上的光斑的形状的变化，颜色的变化。注：太阳光和单色光的情况分别说一下。这时书上光的衍射的问题。
如果不是小圆孔，而是三角孔或者别的什么，形状是怎么变化的呢？

Answer 1

唉！
太阳光：如果圆孔本身很大，那么太阳光会照出一个圆形的白色的光斑，这个光斑是小孔限制而形成的，如果小孔缩小，那么可以形成小孔成像，形成一个比较小的光斑，这个光斑是太阳的像（太阳是圆的，像也是圆的）。如果小孔再继续小下去，形成的就是衍射条纹，又因为太阳光中，不同波长的光的衍射条纹形成的图形不一样，肯定会出现彩色，又因为圆孔衍射出现的是强度不等的同心圆环，所以，除了中央零级是一个亮斑，其他的同心圆环都是彩色的，越靠外圈，色散越严重。
单色光：如果圆孔本身很大，那么单色光会照出一个圆形的这个颜色的光斑，如果小孔变小，那么你可以看到这个光源的像（不一定是圆形，光源是什么形状，图形就是什么形状），如果继续变小，就是同心的衍射圆环，但是由于是单色的，所以圆环没有色散，是单纯的这个颜色的同心圆环！
对于三角形，如果比较大，那么太阳是三角形白斑，单色光是三角形单色斑，如果缩小，那么开始小孔成像，太阳是圆形的白色斑，单色光是光源颜色的光源形状！如果继续缩小，开始衍射，衍射形状为，沿三条边分布的强弱不同的衍射条纹，具体形状，需要用负责的基尔霍夫衍射积分算，我算不出来，没办法告诉你！但是可以肯定的是如果你是单缝，出来的衍射条纹一定是竖的，一定不是圆的，说孔的形状不影响干涉条纹性质那是绝对的扯淡，基尔霍夫积分中，要对孔所在平面中x，y两个坐标同时进行积分，圆形用极坐标进行积分，具体算法，请参考赵凯华编著的《光学》一书。
完美，求加分！

Answer 2

孔很大时看到的是圆形光斑，由空的边界决定；孔达到1mm左右是小孔成像，还是圆形光斑，但光源不是太阳就由光源形状决定；孔再小就出现中心亮点，外围明暗相间的衍射图样。三角孔唯一区别就是，孔很大时看到的是三角形光斑，其它一样。 太阳光和单色光的区别在于衍射图样，太阳光是彩色的，单色光只是明暗相间的追问

如果三角形不影响光的衍射图像。那么，单缝衍射实验如果缝足够小，出现的结果应该也是一个圆形的衍射图像（单缝可以看成长方形吧？）。知是不是这样呢？

追答

不是这样，虽然对于三角形不影响光的衍射图像，三角形的边长应该在0.2mm以下，如果超过这个条件，衍射图样就会受到影响，单缝衍射由于在缝的方向上图样重叠已经看不到衍射图样，所以看到的是一条中间亮线，边缘衍射条纹的图样。分析问题注意不能无限扩展条件

追问

"单缝衍射由于在缝的方向上图样重叠已经看不到衍射图样，所以看到的是一条中间亮线，边缘衍射条纹的图样。" 这半句，再解释一下。没看太懂……

追答

在沿着缝的方向长度已经不满足衍射的条件，不发生衍射，按照光的直线传播考虑形成的光斑，这个光斑也可以理解为无数个小孔衍射图样叠加产生

Answer 3