游龙拳余安仁教学3:关于光的衍射

首先由夫琅和费衍射远场衍射理论分析和公式表达来看，屏上的衍射花样是由衍射因子和干涉因子共同作用产生，并且是干涉因子受到衍射因子的调制作用。其中影响干涉因子的主要因素是这种周期性排列的小孔（或狭缝）的间隔距离，而影响衍射因子的主要因素是这种周期性排列的小孔（或狭缝）本身的孔径（或缝宽）。
因此（这里首先给出一个例子以便于你的理解），例如对于光栅（是由周期性排列的狭缝组成），只要我保持每个狭缝的间隔不变，那么当我把全部的狭缝都变成相同的圆孔或者其他任意相同的形状后，此时即为改变了衍射因子而干涉因子不变，在屏上出现的条纹形状不会改变，只是位置会变化，你可以由夫琅和费单孔衍射公式计算出这么一个孔（或者是任意图形）的衍射因子，用它对原来的干涉图样进行调制，就可以的得出现在屏上的图样了。
现在回答你提的问题1）等间隔地排列（沿一条直线）此时你可以先不管它是什么，把圆孔全部换成狭缝，由前面的讨论我们知道这样只会影响衍射因子，而干涉因子不变，所以屏上肯定是一条条的细条纹，接下来再分析琅和费单孔衍射 对这些细条纹进行调制即可得到屏上衍射花样，）（2）间隔不等地随机排列 这个我只能定性分析 具体的你可以划分到每个积分区间求出干涉场，再拿单孔衍射对它调制就可以得到。应该说和前者的图样差别也仅仅是亮条纹的位置变了，形状不变。至于把圆孔全部换成单缝，这在前面已经讨论过，不赘述。

多个小孔衍射和多个单缝衍射会容易造成干涉（中学物理课本中有介绍某些特殊情况），但是最终的衍射图样需要看间距的大小，试想一个极端的情况，如果两个小孔间距超过一米，。。我以为，间距大于10倍波长以后干涉条纹就很不明显，应该出现独立的清晰衍射条纹。

为了理解圆孔的夫琅和菲衍射，我们先理顺一下夫琅和菲狭缝衍射的现象。

狭缝衍射图样是一组平行于狭缝的直条纹。
单缝衍射：中央条纹又宽又亮，称为“中央主极强”，两侧各级亮纹等间距分布，其宽度只有中央主极强的一半，且随级次增高强度很快下降。
双缝：不仅有每一个缝的衍射，而且通过两缝的光波还有干涉。干涉的效果是在单缝衍射图样内又增加了一些等间距平行直条纹，这些干涉条纹的数量取决于 每一缝的宽度与两缝间距的比值。
等间距多缝：缝数增多的效果是上述干涉条纹变得细锐而明亮，而条纹的位置仍和双缝衍射时一样。
光栅、鬼线：缝的数量很大时的多缝衍射就是光栅衍射。如果光栅制作上有缺陷，缝间距略有变化，则在有规律的衍射条纹中就会出现一些多余的条纹，这就是“鬼线”。
不规则间距的多缝衍射：如果多缝的缝距极不规律，那么就会出现很多“鬼线”把本应是暗纹的位置填满，衍射图样就被搞乱了，看不出图样了。

圆孔的夫琅和菲衍射
单个圆孔的衍射：图样是一组同心圆，中央亮斑又大又亮，称为“爱里斑”。外侧的各级亮环强度下降得很快，而且环间距略有变化。
双孔：类似双缝，在单孔衍射图样内又增加了一些等间距条纹。理论上这些条纹不是直线，是一组双曲线，但实际上通常我们只观察其中央附近的区域，所以仍看作是直线条纹。（扬氏双孔干涉）
等间距多孔：条纹变得细锐而明亮。
不规则间距：衍射图样就被搞乱了，看不出图样了。