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七郎 / Seven Liu

科学与艺术,恰如人生中的红颜知己。 本博内容保留所有权利.

 
 
 

日志

 
 

4.6 Diffraction 衍射  

2012-06-21 15:08:05|  分类: 读点英文 |  标签: |举报 |字号 订阅

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When a light beam is reflected from a mirror in a way that the beam returns exactly the same way the angles around the beam against the mirror is 90 degree. This is called normal incidence.

若一束光沿原路从镜子反射回来,那么光束与镜面的之间的入射角是90度,这叫做正入射(垂直入射、法线入射)。

If a light beam reaches a reflecting surface having patterns of lines, where the distance between the lines is in a similar range as the wavelength of the light, diffraction occurs. The beam is divided into several beams the main reflection of 0th order beam, two 1st order beams and so on as long as the angle is less than 90 degree. If the beam has normal incidence the following equation is valid:

如果光束的入射表面有条纹,如果条纹之间的距离与光的波长差不多,就会发生衍射现象。光被分成几束,主反射为0级光束,然后是反射角小于90度的依次两个1级光速、2级别光速…… 如果光束是垂直入射,那么下列等式成立:

arc sin(θm) = mλ / α

Where λ is wavelength of the diffracted light, θis the angle of diffraction relative to the surface normal, α is the spacing between lines and m is the diffraction order. All optical discs have a line pattern as the one mentioned above from the track spiral, either as the pre-groove or as the track of pits. The pits create a disrupted line pattern, but it is still efficient enough to generate diffraction. The laser wavelength will be the λ above, and the track pitch will be α.Only the 0th and 1st order beams will be visible as higher beams give a too big angle.

其中λ是衍射光的波长,θ是衍射光与入射表面之间的夹角。α是条纹之间的距离,m是衍射级数。所有光盘都具有的螺旋轨道,不论是预制沟槽还是坑形轨道,都恰好相当于前述的条纹。尽管坑形轨道相当于断断续续的条纹,但也足够形成衍射。激光波长,就是前面说的λ,轨道间距就是α。因为高阶衍射的角度太大,将只有0级和1级衍射可见。

The diffracted 1st order beams are used in the Push-Pull tracking system.

1级衍射光束被用于推挽跟踪系统。

 

-------------------------------

Key Words:

·reflection 反射 ,映像

·refraction 折射,折光

·diffraction 衍射、绕射

·coherence 相干性

·interference 干涉

·normal incidence 垂直入射

-------------------------------

以下资料来自维基百科中文版:

 

美国物理学家、诺贝尔物理学奖得主理查德·费曼(Richard Feynman)指出:

"no-one has ever been able to define the difference between interference and diffraction satisfactorily. It is just a question of usage, and there is no specific, important physical difference between them."

"没有人能够令人满意地定义干涉和衍射的区别。这只是术语用途的问题,其实二者在物理上并没有什么特别的、重要的区别。"

他还提到,如果只有少数的波源(例如两个的时候),我们称这现象为"干涉",例如我们称杨氏双缝实验实验中双缝所产生的两束光源产生了干涉现象。而当大量波源存在时,对应的过程被称作是"衍射"。在实际情况中,衍射和干涉往往是同时出现的。

有文献这样总结:干涉是有限多个波束"相加"的结果,而衍射则是无限多个波束"积分"的结果。

光的衍射效应最早是由弗朗西斯科·格里马第(Francesco Grimaldi)于1665年发现并加以描述,他也是"衍射"一词的创始人。这个词源于拉丁语词汇diffringere,意为"成为碎片",即波原来的传播方向被"打碎"、弯散至不同的方向。格里马第观察到的现象直到1665年才被发表,这时他已经去世。他提出:"光不仅会沿直线传播、折射和反射,还能够以第四种方式传播,即通过衍射的形式传播。"

 

衍射光栅是狭缝按照一定规律分布的光学装置,它能够调整入射光的相位、振幅等属性,使透过它的光发生衍射、干涉,以达到所需的实验目的。光穿过衍射光栅后形成的图样形状与光栅的结构和数量都有关系。

所有衍射光栅的级极大衍射角满足下列光栅方程:

这里:

i为光波入射到光栅的角度,如果是垂直入射到平面光栅,则

为光栅刻线的间距,也成为光栅常数

为非零整数

衍射光栅后面给定位置的光波,是衍射光栅诸狭缝衍射光的叠加。用于分离白光中不同频率成分光的分光计,就利用了衍射光栅的原理。

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