光的干涉和衍射的區別
河北石小兵
1.光的干涉和衍射
由于物質發光的性質，任何兩個獨立光源發出的光疊加都不會產生干涉。只有用特殊的方法把來自同一光源的兩束同頻率的光波分離出來，再疊加，才能發生干涉。雙縫??干涉、薄膜干涉都是用這種“分光”的方法得到的。光波直接通過小孔或狹縫時，疊加后形成的衍射現象。結合光干涉和衍射現象的具體操作，可以得到復雜的光干涉和衍射現象的方法：凡是“一分為二”形成的圖案，都是干涉，反之就是衍射。
例1、如圖1所示，圖（a）為單縫，圖（b）為雙縫。用單色光分別照射垂直放置的單縫和雙縫，在垂直放置于縫后較遠處的光屏上，可觀察到明暗條紋（圖中陰影部分為亮條紋）。如圖（c）和（d）所示，下列關于縫與條紋關系的表述，哪一項是正確的？（ ）
A.圖（c）為單縫的衍射條紋，圖（d）為雙縫的干涉條紋；
B、單縫S越寬，越容易觀察到相應的明暗條紋；
C.兩狹縫之間的距離越短，相應的條紋間距越大；
D.照射雙縫的單色光的波長越長，相應條紋之間的距離越小。
分析：光通過單縫時會發生衍射；通過雙縫時會發生干涉。兩者都會產生明暗條紋，但干涉條紋的寬度相同，而衍射條紋則是中間寬，兩邊較窄。因此，（c）為干涉條紋，（d）為衍射條紋。對于衍射來說，縫越窄，條紋越寬，且條紋越明顯（但亮度逐漸變暗）；而縫越寬光的衍射和干涉的區別，條紋越模糊，因此A、B均不正確。雙縫干涉時，兩縫間距越小，波長越長，條紋越寬，因此選項C正確，選項D不正確。因此，本題正確答案為C。
方法提示：雙縫干涉和單縫衍射是證明光具有波動性的典型實驗。兩者都能產生明暗條紋，但條紋特征不同。雙縫干涉產生的條紋寬度可利用公式計算
表示為，式中△x表示條紋寬度，d表示兩縫間距離，L表示屏幕到雙縫的距離，λ表示單色光的波長。
2. 干涉和衍射圖案
觀察和比較干涉和衍射圖案，了解它們的特點和區別，是培養分析問題和觀察問題能力的重要手段。
光的干涉與衍射都是波的疊加行為，產生的條紋有明有暗，可以證明光的波動性，但它們之間也存在很多區別，現總結如下：
1. 不同現象
光的干涉是光在空間滿足相干條件的疊加后形成明暗交替的條紋，光的衍射是光在傳播空間中偏離直線傳播形成明暗交替的條紋。
2. 生成條件不同
要產生光的干涉，必須滿足相干條件：頻率相同（相位差恒定、振動方向相同）；
光發生衍射需要滿足的條件是障礙物或孔洞的尺寸小于或類似于光的波長。
3. 生產機制不同
干涉是從雙縫發射出的兩束波在屏幕上的疊加。當兩束波到達屏幕上某點的距離差等于波長的整數倍時，該點為振動加強點，出現亮條紋；當兩束波到達屏幕上某點的距離差等于半波長的奇數倍時，該點為振動減弱點，出現暗條紋。
衍射是從單個狹縫中產生無數個子波，這些子波到達屏幕時會相互疊加，當它們在屏幕上不同點疊加時，它們相互衰減的程度有規律地變輕或變重，輕的地方出現亮條紋，重的地方出現暗條紋。
4. 不同的模式
以單色光為例：干涉條紋彼此平行且條紋寬度相同，中心和兩側的條紋沒有區別；
衍射條紋平行且不等距分布貝語網校，中心亮條紋較寬且明亮，而兩側條紋寬度變窄，亮度明顯降低。
例2.圖2中所示的四條明暗條紋分別是紅光和藍光通過雙縫干涉儀形成的干涉條紋和黃光和紫光通過同一單縫形成的衍射條紋（黑色部分代表亮條紋）。請問第一、二、三、四幅圖中的亮條紋分別是什么顏色？
A. 紅色、黃色、藍色和紫色；B. 紅色、紫色、藍色和黃色；
C.藍色、紫色、紅色和黃色；D.藍色、黃色、紅色和紫色。
分析：由于雙縫干涉條紋是等間距的，而單縫衍射條紋在中心處最寬、最亮，兩邊條紋的亮度和寬度逐漸減小。因此1、3為雙縫干涉條紋，2、4為單縫衍射條紋。雙縫干涉條紋寬度（即相鄰亮暗條紋之間的間距）△x與兩縫之間的距離d、縫到屏幕的距離L、光波的波長有關。
λ 與
，當L和d均為常數時，干涉條紋間距△x與波長λ成正比。紅光的波長比藍光的波長長光的衍射和干涉的區別，所以紅光的干涉條紋間距大于藍光的干涉條紋間距，即1和3分別對應紅光和藍光。在單縫衍射中，當單縫寬度一定時，波長越長，衍射現象越明顯，即中心條紋越寬越亮，而黃光的波長比紫光的波長長，所以黃光的中心條紋寬而亮，即2和4分別對應紫光和黃光。
綜上所述，圖1、圖2、圖3、圖4中亮條的顏色分別為：紅光、紫光、藍光、黃光。因此，正確答案為B。
作文提示：本題考查干涉條紋與衍射條紋的特點及區別。雙縫干涉與單縫衍射雖然都產生明暗交替的條紋，但也有區別。因此，一定要注意它們的區別。
這道題容易犯錯的要點是：第一，不能區分雙縫干涉和單縫衍射條紋；第二，不熟悉影響雙縫干涉條紋間距的因素；第三，不熟悉影響單縫衍射條紋的因素。
