衍射光栅

电子衍射的历史克林顿·戴维森（左边）和雷斯特·革末（右边），1927年。戴维森手中拿着电子衍射实验。在1924年提出的德布罗意猜想，预计粒子也应该表现为波。1927年，贝尔实验室的克林顿·戴维森（ClintonJosephDavisson）和雷斯特·革末(LesterHalbertGermer)在观察镍单晶表面对能量为100电子伏的电子束进行散射时,发现了散射束强度随空间分布具有不连续性，实质上就是电子的衍射现象。几乎与此同时，乔治·汤姆森(GeorgePagetThomson)用能量为2万电子伏特的电子束穿过多晶薄膜做实验时,也观察到衍射现象。电子衍射的发现证实了德布罗意提出的电子具有波动性的理论。电子衍射装置传统的电子衍射装置，从阴极发出的电子被加速后经过阳极的光栅孔和透镜到达试样上，被试样衍射后在荧光屏上形成电子衍射图样。由于物质（包括空气）能够吸收电子，故该实验需要置于真空中进行。...

原理关于这部分的详细内容，请参见主条目：衍射。通常所讲的衍射光栅是基于夫琅禾费多缝衍射效应工作的。描述光栅结构与光的入射角和衍射角之间关系的公式叫“光栅方程”。波在传播时，波阵面上的每个点都可以被认为是一个单独的次波源；这些次波源再发出球面次波，则以后某一时刻的波阵面，就是该时刻这些球面次波的包络面（惠更斯原理）。一个理想的衍射光栅可以认为由一组等间距的无限长无限窄狭缝组成，狭缝之间的间距为d，称为光栅常数。当波长为λ的平面波垂直入射于光栅时，每条狭缝上的点都扮演了次波源的角色；从这些次波源发出的光线沿所有方向传播（即球面波）。由于狭缝为无限长，可以只考虑与狭缝垂直的平面上的情况，即把狭缝简化为该平面上的一排点。则在该平面上沿某一特定方向的光场是由从每条狭缝出射的光相干叠加而成的。在发生干涉时，由于从每条狭缝出射的光的在干涉点的相位都不同，它们之间会部分或全部抵消。然而，当从相邻两条狭缝出...

衍射与干涉的关系美国物理学家、诺贝尔物理学奖得主理查德·费曼指出：他还提到，如果只有少数的波源（例如两个的时候），我们称这现象为“干涉”，例如我们称杨氏双缝实验实验中双缝所产生的两束光源产生了干涉现象。而当大量波源存在时，对应的过程被称作是“衍射”。在实际情况中，衍射和干涉往往是同时出现的。有文献这样总结：干涉是有限多个波束“相加”的结果，而衍射则是无限多个波束“积分”的结果。研究历史意大利物理学者弗朗西斯科·格里马第（1618-1663）。光的衍射效应最早是由弗朗西斯科·格里马第（FrancescoGrimaldi）于1665年发现并加以描述，他也是“衍射”一词的创始人。这个词源于拉丁语词汇diffringere，意为“成为碎片”，即波原来的传播方向被“打碎”、弯散至不同的方向。格里马第观察到的现象直到1665年才被发表，这时他已经去世。他提出英国科学家艾萨克·牛顿对这些现象进行了研究，...

资料来源《物理光学与应用光学》，ISBN7-5606-0850-7/O·0041

夫琅禾费近似在标量衍射理论中，夫琅禾费近似是对菲涅耳衍射积分的远场近似式，形式解释夫琅禾费衍射使用惠更斯－菲涅耳原理，藉以把通过圆孔或狭缝的一波动分成多个向外的波动，使用透镜来有目的地衍射光的观测实验一般被用作描述这个原理。当波动通过时，波动会被衍射分成两个波动，之后以平行的角度各自行进，后面跟着进来的波动亦是如此，在观测时把屏幕放在行进路线上来看成像条纹这个方法就用到这样的原理。当一遭到衍射的波动在最初衍射点的近场距离，在与其他波动平行下被观测到时，我们会看到菲涅耳衍射，因为用圆孔与屏幕σσ-->{\displaystyle\sigma}间距离用菲涅耳数方程计算出的结果小于1，这方程可在观测平行波的衍射程度时用到，方程需要的物理量为圆孔或缝隙的大小a{\displaystylea}、波长λλ-->{\displaystyle\lambda}以及离圆孔的距离L{\displaystyleL...