微观粒子波动性干涉和衍射

一切波(包括可见光、X射线、电子束)都能发生干涉和衍射，干涉和衍射一样都是波特有的现象。

波的干涉现象：频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强（振幅增

大），某些区域的振动减弱（振幅减小），而且振动加强区域和振动减弱区域相互间隔的想象。

双缝干涉

　　（1）两列光波在空间相遇时发生叠加，在某些区域总加强，在另外一些区域总减弱，从而出现亮暗相间的条纹的现象叫光的干涉现象。

　　（2）产生干涉的条件

　　两个振动情况总是相同的波源叫相干波源，只有相干波源发出的光互相叠加，才能产生干涉现象，在屏上出现稳定的亮暗相间的条纹。

波的衍射：波可以绕过障碍物继续传播的现象。

波发生明显衍射的条件：障碍物或者孔的尺寸跟波长比相差不多或者比波长更小。

光的衍射

　　（1）光的衍射现象

　　光在遇到障碍物时，偏离直线传播方向而照射到阴影区域的现象叫做光的衍射。

　　（2）光发生明显衍射现象的条件

　　当孔或障碍物的尺寸比光波波长小，或者跟波长差不多时，光才能发生明显的衍射现象。

　　（3）衍射图样

　　①单缝衍射：中央为亮条纹，向两侧有明暗相间的条纹，但间距和亮度不同。白光衍射时，中央仍为白光，最靠近中央的是紫光，最远离中央的是红光。

　　②圆孔衍射：明暗相间的不等距圆环。

　　③泊松亮斑：光照射到一个半径很小的圆板后，在圆板的阴影中心出现的亮斑，这是光能发生衍射的有力证据之一。

光的干涉和光的衍射的比较

　　（1）双缝干涉和单缝衍射都是波叠加的结果，只是干涉条纹是有限的几束光的叠加，而衍射条纹是极多且复杂的相干光的叠加。在双缝干涉实验中，光在通过其中的三个狭缝时，都发生了衍射而形成三个线光源，所以，一般现象中既有干涉又有衍射。

　　（2）单缝衍射，照射光的波长越长，中央亮纹越宽，所以衍射和干涉都能使白光发生色散现象，且中央白光的边缘均呈红色。

　　（3）干涉和衍射的图样有相似之处，都是明暗相间的条纹。只是干涉条纹中条纹宽度和亮纹亮度基本相同，衍射条纹中条纹宽度和亮纹亮度均不等，中央亮纹最宽最亮。

电子衍射

当电子波(具有一定能量的电子)落到晶体上时，被晶体中原子散射，各散射电子波之间产生互相干涉现象。

为什么电子可以出现干涉或者衍射现象,子弹不行?

因为宏观物体的质量比微观粒子大的多，他们运动时动量很大，根据λ＝h/p可知，他们对应的德布罗意波的波长就很小。例如，质量为0.01kg，速度为m/s的子弹，他的德布罗意波只有2.2x10-34次米，比宏观物体的尺度小很多；研究表明，只有缝，孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多，或比波长更小时，才观察的到明显的衍射现象。

湖南大学公开课：大学物理的生活震撼。

本讲与机械波的类比，引入对光的波动性研究方法，将光的波动性及其应用分为缝干涉、薄膜干涉、衍射和偏振四个方面。从双缝干涉到多缝干涉讲述干涉条纹的形成和光谱的概念。

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