物理问题: 为什么波通过小洞会产生衍射

显示全部楼层 · 2010-3-10 11:59:01

我可以用想象解释声波，水波等，但光我是想象不到的。用不到高等物理，用想象就行。
拿声波在空气中传播举例解释，首先你要了解声波是怎么动的，物体振动，产生声波（你可以想象成很慢的往返运动，把时间放慢），当物体向前，必定会推动空气向前，但空气前进的速度不会那么快，此时，物体近处的空气被压缩，压力增大，而压缩的空气会怎样？必定会向四周散，向后散是不会的，因为后面有物体，只能向前和侧面散，可是侧面的空气也是压缩的空气，所以它和侧面的空气都一起向前散，接下来，被压缩的空气向前去了，肯定会推动前面的空气，而前面的空气自然又被压缩了，之后就一直这样。。。物体向前之后就向后动，向后动道理是一样的，空气压力降低，也向后动。由于空气被压缩后一定会向四周散，所以声波是向四周传播的。再看波遇到障碍时，可以想象遇到小洞，小洞周围波被挡住了，但通过小洞的被压缩的空气会怎么散？它后面是压缩它的空气，前面和侧面都没有压缩的空气所以他是向前面和侧面散的。还有什么疑问再提出来。

千问 · 2010-3-10 11:59:01

这个问题我在中学也想过。我对这个问题的理解就是，如果你在那变成一个其振动源，那波是会动的。以水波来理解。水经过一个小孔，在小孔那会振动，带动水面振动，这如同这时只有一个不断击打水面的小棒一样。如果你执意想知道波是如何传播的，简单的理解可以就照中学教材上讲得那样，严格的证明手法那我恐怕你只能看大学物理中用微分方程的解法了。
我想真正困扰你的恐怕就是波不通过小孔为什么会按原来的方式行进。或者说如果通过一个远长于波长的缝隙时会以长条形的波往前传。你不妨在纸上画一下，把长条形缝隙看成许多小的振荡源，你画一下，会发现它们重在一起近似平行地在长条缝隙前，而长条形缝的边缘，会发现被抵消掉。在往远点放，只要离细缝够近，对于任一点的产生的振荡，也不难找到可以与它相抵消的振荡源。其余，你可以考虑到在很远的地方波长想重叠抵消会越来越难。这就可以理解为什么远处波纹又成圆形了。严格的数学解答我觉得可能得积分了。我本人不是物理专业的。大学物理也只学了一部分，而且产生这种想法前我也没看过惠更斯的包络原理，看了后，发现他好像也是这个意思，不同的是我只是空想地理解了一下，画了下示意图，我没做过严格的证明，也没见严格的证明，而我本人也只倾向于理解，就没继续考证。

千问 · 2010-3-10 11:59:01

衍射的实质是所有次级子波干涉的结果。

千问 · 2010-3-10 11:59:01

波动性，小孔为虚波源了