色散光谱、干涉图样和衍射图样的异同性，本文主要内容关键词为：图样论文,色散论文,异同论文,光谱论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
光学中的色散光谱、干涉图样和衍射图样是完全不同的光现象，但是，它们都是由彩色光带或彩色条纹组成的，有很多相似性。因此，学生学过这部分知识之后，仍然混淆不清。为了使学生正确理解和掌握这部分知识，特别是全面准确地掌握三者的异同性，笔者把狭缝光束的色散光谱、双缝干涉图样和单缝衍射图样归纳总结如下。
一、差异性
1.条纹的组成方面
单色光经过三棱镜后的光谱是由单色亮线组成的，白光的色散光谱是由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫各种彩色光带组成的。
单色光的（双缝）干涉图样是由单色明暗条纹组成的；白光的（双缝）干涉图样是由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫、白等各种条纹组成的。
单色光的（单缝）衍射图样是由单色明暗条纹组成的，白光的（单缝）衍射图样是由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫、白等各种条纹组成的。
2.条纹的宽度方面
单色光没有色散现象，白光的色散光谱中各种单色光的宽度是不相等的，这是因为红、绿、紫光的波长范围较大，橙、黄、蓝、靛光的波长范围较小；
同种单色光的干涉条纹宽度是相同的，不同单色光（经过同一双缝干涉装置时）的干涉条纹宽度是不相同的，其中红光的干涉条纹宽度最大，紫光的干涉条纹宽度最小；同种单色光经过同一单缝衍射装置产生的衍射条纹宽度是不相同的，中央亮条纹最宽，越往两边条纹宽度逐渐变窄。不同单色光经过同一单缝衍射装置产生的衍射条纹中对应的相邻条纹的宽度是不相同的，其中红光的衍射条纹宽度最大，紫光的衍射条纹宽度最小。
3.条纹的间距方面
白光的色散光谱中各种色光是连续分布的；
同种单色光的干涉图样中各相邻条纹的间距是相同的。不同单色光经过同一双缝干涉装置产生的干涉图样中各相邻条纹的间距是不相同的，其中红光的干涉图样中相邻条纹的间距最大，紫光的干涉图样中相邻条纹的间距最小；
同种单色光的衍射图样中各相邻条纹的间距是不相同的，中央部位相邻亮条纹间距最大，越往两边条纹间距逐渐变小。不同单色光经过同一单缝衍射装置产生的衍射图样中对应的相邻条纹的间距是不相同的，其中红光的衍射条纹间距最大，紫光的衍射条纹间距最小。
4.条纹的亮度方面
白光的色散光谱中各种单色光条纹的亮度是基本相同的；
单色光的于涉图样中清晰条纹的亮度是基本相同的，边缘条纹的亮度变暗；
单色光的衍射图样中，中央亮条纹最亮，越往两边条纹的亮度逐渐变暗。
5.表明的问题方面
色散光谱表明了：(1)复色光（白光）由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫各种单色光组成；(2)同一介质（棱镜）对不同单色光的偏折角不同，对红光的偏折角最小，对紫光的偏折角最大；(3)同一介质（棱镜）对不同单色光的折射率不同，对红光的折射率最小，对紫光的折射率最大；(4)不同单色光由同一介质（棱镜）中折射进入空气或真空时的传播速度不同，其中红光的传播速度最大，紫光的传播速度最小（由
分析得）； (5)不同单色光从同一介质（棱镜）中折射进入真空（或空气）时的临界角不同，在同一介质（棱镜）中红光的临界角最大，紫光的临界角最小 （由sinC=
分析得）。
干涉图样表明了：(1)光具有波动性（干涉现象是波所特有的现象）；(2)不同单色光在同一介质（棱镜）中的波长不同，在同一介质（棱镜）中红光的波长最长，紫光的波长最短（由
分析得）；(3)不同单色光的频率不同，红光的频率最小，紫光的频率最大（由c=λf分析得）。
衍射图样表明了：(1)光具有波动性（衍射现象是波所特有的现象）。(2)不同单色光在同一介质（棱镜）中的波长不同，在同一介质（棱镜）中红光的波长最长，紫光的波长最短。(3)不同单色光的频率不同，红光的频率最小，紫光的频率最大。
6.产生的原因方面
色散光谱产生的原因是：不同单色光在同一介质（棱镜）中的传播速度不同（同一介质对不同单色光的折射率不同）。
干涉图样产生的原因是：(1)光通过双缝后偏离了直线传播的路径；(2)双缝中两列光在屏上相遇叠加；(3)不同单色光在光屏上同一点相遇，叠加情况不同；衍射图样产生的原因是：(1)光通过单缝后偏离了直线传播的路径；(2)单缝中无数列光在屏上相遇叠加；(3)不同单色光在屏上同一点相遇，叠加情况不同。
7.产生的条件方面
色散光谱产生的条件是：同一介质（如棱镜玻璃）对不同频率（或波长）的单色光的折射率不同。
干涉图样产生的条件是：两列光必须是相干光源发出的光。
明显衍射图样产生的条件是：障碍物或孔的尺寸跟光的波长相差不大，甚至比光的波长更小。
8.图样的变化方面
白光（由均匀同向光疏介质）通过光密棱镜 （进入同一均匀同向光疏介质）后产生的光向棱镜的底边偏折，从顶角到底边的方向上各色光的排列顺序是红橙黄绿蓝靛紫。白光（由均匀同向光密介质）通过光疏棱镜（进入同一均匀同向光密介质）后产生的光谱向棱镜的顶角偏折，从底边到顶角的方向上各色光的排列顺序是紫靛蓝绿黄橙红。
干涉图样中条纹的宽度、相邻明（暗）条纹的间距随双缝间距离d的增大（减小）而减小（增大），随双缝到屏间距离L的增大（减小）而增大 （减小），随光波的波长λ的增大（减小）而增大 （减小）。把相同的双缝干涉实验由空气中改到水中来做，由于光波的波长变短，干涉图样中条纹的宽度、相邻明（暗）条纹的间距也随着变小。
衍射图样中条纹的宽度、相邻明（暗）条纹的间距随单缝宽度的减小（增大）而增大（减小），衍射条纹的亮度随单缝宽度的减小（增大）而变暗（变亮），衍射条纹的亮区和暗区的边界随单缝宽度的减小（增大）而变得越来越模糊（清晰）。
二、共同性
1.条纹的组成方面
用白光做实验时，色散光谱、双缝干涉图样和单缝衍射图样中均会出现彩色光带或条纹现象。用单色光做实验时，干涉图样和衍射图样都是由明暗相间的条纹组成的。
2.条纹的宽度方面
色散光谱、干涉图样和衍射图样中都是相应的红光光带或条纹最宽；干涉图样和衍射图样中都是紫光条纹最窄。
3.条纹的间距方面
不同单色光的干涉图样中各相邻条纹的间距是不相同的，其中红光的干涉图样中相邻条纹的间距最大，紫光的干涉图样中相邻条纹的间距最小；不同单色光的衍射图样中对应条纹的间距是不相同的，其中红光的衍射条纹间距最大，紫光的衍射条纹间距最小。
4.条纹的亮度方面
干涉图样和衍射图样都是中间部分的条纹亮，边缘部分的条纹暗。
5.表明的问题方面
干涉图样和衍射图样都表明光具有波动性 （干涉现象和衍射现象都是波所特有的现象）；不同单色光在同一介质中的波长不同，在同一介质中红光的波长最长，紫光的波长最短；不同单色光的频率不同，红光的频率最小，紫光的频率最大。
6.产生的原因方面
色散光谱、干涉图样和衍射图样都是光偏离了直线传播的路径后产生的结果；同时干涉图样和衍射图样都是光波进行叠加产生的。
总之，色散光谱、干涉图样和衍射图样最大的共同性都是光偏离了直线传播的路径而产生的。三者最大的差异性是：光的色散中“光偏离了直线传播的路径”是因为同一介质对各种单色光的折射率不同造成的；而光的干涉和光的衍射中“光偏离了直线传播的路径”是因为光具有衍射现象这种固有属性决定的。另外，色散光谱是各种单色光的“疏散”形成的，干涉图样是两列相干光的“会聚”叠加形成的，衍射图样是无数列相干光的“会聚”叠加形成的。