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衍射的真正原因
[楼主] 作者:王飞cn  发表时间:2008/11/25 15:20
点击:1800次

当代理论对衍射的认识是模糊的,一方面他们承认衍射也是干涉,但却不知道单束光如何干涉,于是搬出惠更斯原理,但是,如此解释不禁让人疑问:没有小孔或单缝也不同样可以干涉吗?但事实并不如此。

还有一种认识是:只有缝、孔的宽度或障碍物的尽寸跟波长差不多或比波长小时才能观察到明显的衍射现象。本人根据自己的实验发现上述认识都是错误的,衍射其实就是干涉,其机理也是两束光的干涉。

实验发现,激光在无障碍情况下(短距离)呈近似直线运动,当激光被一个物体挡住一部分时,光斑发生明显变化,除光点外还增加了一长条光带,此光带在光点左右都有,扬红心先生也发现了这个现象,他认为:"缝衍射其实就是直射光的"绕射"(特殊折射)与边缘反射光的干涉。"他的解释接近真理,只是错误地加入了"反射"。本人用刀刃实验,得到相同的光带,因此可以断定与"反射"无关。另外,通常认为绕射的光只是接触物体边界的那些,但我发现光带的光强度不是很低,应该说激光(我只能说我使用的光源)具有随动的特点,也即相当数量的未接触物体边界的光,也随动绕射了。这样,当有两个边界出现时(缝或铁丝),尽管缝距较大(远大于衍射需要的尺寸)时,两边界产生的绕射光都会发生清晰的干涉。

本帖地址:http://club.xilu.com/hongbin/msgview-950451-176368.html[复制地址]
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[楼主]  [2楼]  作者:王飞cn  发表时间: 2008/11/25 16:12 

单物边界绕射图

[楼主]  [3楼]  作者:王飞cn  发表时间: 2008/11/25 16:13 

两边界干涉图

 [4楼]  作者:silin007  发表时间: 2008/11/25 16:49 

一束光衍射的机理是什么?
 [5楼]  作者:yanghx  发表时间: 2008/11/26 00:23 

只有绕射可不行呀?只有用大光点照射窄纸条时,才在纸条背后出现两束绕射光的干涉条纹,
用刀片就可以否定“边缘反射”了?那你用激光照射一下刀片的刃口,
再从侧后方的各个角度用肉眼看看刀刃处是否有反射光?
[楼主]  [6楼]  作者:王飞cn  发表时间: 2008/11/26 20:58 

【用刀片就可以否定“边缘反射”了?那你用激光照射一下刀片的刃口,
再从侧后方的各个角度用肉眼看看刀刃处是否有反射光?】
反射量通常与反射面大小有关,我用不同反射面宽度的物体进行绕射实验,结果发现光带与反射面大小无关,这样可以证明只有绕射了吧?
 [7楼]  作者:silin007  发表时间: 2008/11/26 21:14 

一束光衍射的机理是什么?
 [8楼]  作者:yanghx  发表时间: 2008/11/26 23:09 

暂时还不太明白你的意思,现在的问题是:一束基本垂直窄缝入射的激光,是否会在窄缝边缘产生反射?
我以前也没有能想得清楚,为什么会出现"边缘反射",
因为按说既然激光是基本垂直于窄缝的,那么依据反射定律,入射角是90度,那么反射角呢?也是90度?
昨天总算找到个说法了,就是要同时考虑到绕射,正是这个绕射使得边缘处的光入射角不再是90度了,
再由于边缘的特点,使得这个反射光具有类似"定向点光源"的特征,
所以才会出现我们很容易直接观察到的边缘反射光(从各角度看,反射光亮度随角度有所变化),

 

简单的说:“边缘反射”正是依靠的绕射,
而且用激光照射边缘,很容易用肉眼直接观察到边缘反射处实际存在的反射光,
也别小看这点进展,现有的论文里也还没有这种解释呢,
他们是用偏振入射光经过"边界反射"后的偏振角发生了变化来论证的,
(因为反射有起偏的作用,当然也可以部分改变偏振角)
但似乎并没有把"边缘反射"与绕射的关系讲清楚?
不管怎么说吧,总算是想通了一个长期悬而未决的问题,有多长呢?8年了,最初的探讨参见:
http://club.xilu.com/hongbin/msgview-950451-1043.htmlhttp://club.xilu.com/hongbin/msgview-950451-1214.html还有一些是在"研学论坛"讨论的,仅供参考:

 

《边界衍射波的意义》摘选:
http://scholar.ilib.cn/Abstract.aspx?A=yyjg200101016>

 

关于边界衍射波真实性的讨论,最有说服力的应是科学实验的检验。
文献[3]认为,边界衍射波只是一种数学处理的结果,
不是入射光波真的被边界散射出来的波,并非物理实在。
我们认为这种论证并不充分。众所周知,点光源的空间
场可由某一时刻波阵面上次级发射子波而求得(惠更斯- 菲涅尔原理),
这时的点光源当然是真实的。基尔霍夫衍射积分及其等价的边界
衍射波理论中曾假定衍射障碍物是完全"黑"的、完全没有反射。
在此前提下,是无法证明边界衍射波的真实性,
因为任何边界波的改变将导致基尔霍夫衍射积分的修正。
因此,能否在实验上通过实现边界波的改变来观察衍射场的变化,
则是检验边界波真实性的验证性实验。文献[81]已给出边界波真实存在的例子,
本文以文献[5,9]对不同边界衍射波的实验测量,来说明边界衍射波的真实性。

 

文献[51]指出,用振动平行和垂直于金属细丝、狭缝的偏振光入射时所得细丝直径、
缝宽的实验值不同。若计及边界衍射波在金属表面反射时的位相变化,
利用边界衍射波理论计算的结果和实验是相符的。
文章还对不同金属的情况进行了测试,结果和理论计算也是吻合的。
由此可知,衍射可以真正看成是几何光波与边界波的干涉,
边界衍射波理论已独立于基尔霍夫衍射积分。

 


《边界衍射波理论公式的准确性数值分析》摘选:
http://scholar.ilib.cn/Abstract.aspx?A=gzxb200206027>

 

边界波理论的起源可追溯到Young于1802年提出的边界波思想,
Maggi、Sommerfeld等人对这一思想做过进一步的探索.
1917年,Rubinowicz 把Huygens-Fresnel-Kirchhoff衍射积分分成了两部分,
即几何波部分与边界波部分,得到在平面波和球面波入射情况下的边界波公式.
1962年,Marchand和Wolf证明在Rayleigh-Sommerfeld衍射积分域中存在边界波,
并于同年,Miyamoto和Wolf利用矢势理论,给出在任意波入射情况下的边界波公式.
后来,Ganci的实验及Sommerfeld的半无限大锐直边导体屏衍射的精确解的得出,
支持了边界波理论.

...

由于面衍射积分的物理基础是Huygens的次波源原理及叠加原理,
而次波源的物理实在性却无法证实.
而相应的边界波可以用边界上的某种散射来解释,物理意义更明确.


****************************************************************
在Huygens-Fresnel-Laplace定律(次波源衍射)和Kichhoff衍射积分中,
"次波源的物理实在性却无法证实",
次波源显然只是一种数学处理方法,无法证明其真实性?

 

"边缘干涉"更接近于"边界衍射波理论",
即把衍射看作几何波与边界波两部分的干涉来研究,
边界波显然可以用边界上的某种散射来解释,其真实物理意义很明确,
可是有些学者却反过来认为:
"边界衍射波只是一种数学处理的结果,
不是入射光波真的被边界散射出来的波,并非物理实在。"
这实在给人一种黑白颠倒、自欺欺人的感觉?

 

"因为任何边界波的改变将导致基尔霍夫衍射积分的修正。
因此,能否在实验上通过实现边界波的改变来观察衍射场的变化,
则是检验边界波真实性的验证性实验。"
参见《边界衍射波的意义》:
http://scholar.ilib.cn/Abstract.aspx?A=yyjg200101016>

 

我说的"边缘干涉"除了强调"边界波"外,还特别强调了"几何光"的绕射,
即衍射条纹的形成是:边缘反射与几何入射(直射+绕射)形成的干涉,参见附图,
特别对于较粗的棒或较宽的条,其后面出现的"边缘干涉"条纹就是两束绕射光形成的,

 

[楼主]  [9楼]  作者:王飞cn  发表时间: 2008/11/27 14:08 

老杨:
你是有激光器的,你用激光照射物体表面(无边缘),看看反射效果,再看边缘效果,就明白没有反光的事了。
另外,不是什么物质都有很好的绕射的,棉布、纸巾等可以反光,但无明显绕射。
 [10楼]  作者:silin007  发表时间: 2008/11/27 18:22 

衍射的真正原因
[楼主] 作者:王飞cn 发表时间:2008/11/25 15:20
当代理论对衍射的认识是模糊的,一方面他们承认衍射也是干涉,但却不知道单束光如何干涉,于是搬出惠更斯原理,但是,如此解释不禁让人疑问:没有小孔或单缝也不同样可以干涉吗?但事实并不如此。
还有一种认识是:只有缝、孔的宽度或障碍物的尽寸跟波长差不多或比波长小时才能观察到明显的衍射现象。本人根据自己的实验发现上述认识都是错误的,衍射其实就是干涉,其机理也是两束光的干涉。

一束光衍射的机理是什么?


※※※※※※
[silin007]是在思想丛林中维护正义(真理)打击邪恶(谬误)之最基本的观念方法理论等的终极总结者[思林终结者]
 [11楼]  作者:yanghx  发表时间: 2008/11/27 20:26 

对【9楼】说:

这就很奇怪了,真的看不到刀刃处的反射激光?
好在这个实验只要有个玩具激光器,谁都可以验证一下,

[楼主]  [12楼]  作者:王飞cn  发表时间: 2008/11/27 20:33 

【这就很奇怪了,真的看不到刀刃处的反射激光?】
你的意思是激光通过刀锋,只有绕射,没有你认为的反射了?两刀锋夹的小缝无法干涉了?
 [13楼]  作者:yanghx  发表时间: 2008/11/27 21:39 

是的,一束光无法产生干涉,
不过你好象没有回答我的问题呀?很难回答吗?
我重复你的实验比较不容易,也许你也存在同样的问题?
[楼主]  [14楼]  作者:王飞cn  发表时间: 2008/11/27 22:36 

【是的,一束光无法产生干涉,】
对 !衍射也不行,一定得两束光。

【不过你好象没有回答我的问题呀?很难回答吗?】
哪个问题?

【我重复你的实验比较不容易,也许你也存在同样的问题?】
我没有问题。你实验不要用扩束镜,直接用激光,另外,干涉屏远点,我是用天花板。
 [15楼]  作者:yanghx  发表时间: 2008/11/27 22:51 

这就很奇怪了,真的看不到刀刃处的反射激光?
[楼主]  [16楼]  作者:王飞cn  发表时间: 2008/11/27 23:23 

【这就很奇怪了,真的看不到刀刃处的反射激光? 】
你的意思只有绕射(光斑单向有光带),另一侧无光?这与我的实验不同,我发现光斑两边有几乎相同的光带。左右光带基本对称,在我看来,它们同属绕射光。
 [17楼]  作者:silin007  发表时间: 2008/11/27 23:31 

衍射的真正原因

衍射其实就是干涉,其机理也是两束光的干涉。

【一束光无法产生干涉,】

对 !衍射也不行,一定得两束光。

一束光无法产生衍射?



※※※※※※
[silin007]是在思想丛林中维护正义(真理)打击邪恶(谬误)之最基本的观念方法理论等的终极总结者[思林终结者]
 [18楼]  作者:yanghx  发表时间: 2008/11/27 23:52 

我无语,有点目瞪口呆,呵,
[楼主]  [19楼]  作者:王飞cn  发表时间: 2008/11/28 00:02 

要不明天给你发个照片?
 [20楼]  作者:yanghx  发表时间: 2008/12/02 20:35 

这个问题其实与拉曼效应有联系,都属于光与原子碰撞反射的问题,
由于原子是球形的(电子云),所以“边缘反射”(边界反射)可以近似看成是微小的“球面反射”问题,
拉曼效应则是这个“小球自旋反射”(绕核电子反射)产生的多普勒效应,
总之也许可归结为:静止的球反射(边缘反射)和自转的球反射(拉曼频移)问题,


[楼主]  [21楼]  作者:王飞cn  发表时间: 2008/12/02 21:01 

【这个问题其实与拉曼效应有联系,都属于光与原子碰撞反射的问题,】
老杨,我【1楼】就说了:“通常认为绕射的光只是接触物体边界的那些,但我发现光带的光强度不是很低,应该说激光(我只能说我使用的光源)具有随动的特点,也即相当数量的未接触物体边界的光,也随动绕射了。”

就是说与原子碰撞的光子很少,与物体边缘碰撞的就薄薄的一层,回头看绕射出来的光,可是不太少啊。
 [22楼]  作者:silin007  发表时间: 2008/12/02 21:04 

衍射的真正原因

衍射其实就是干涉,其机理也是两束光的干涉。

【一束光无法产生干涉,】

对 !衍射也不行,一定得两束光。

------------------------

一束光无法产生衍射?


※※※※※※
即别轻信人说的,也别坚信己学的,更别迷信书写的;只信亲眼能见的,而且亲手能算的,关键亲身能验的;科学事实
 [23楼]  作者:yanghx  发表时间: 2008/12/05 02:01 

基本思路就是这么简单:一束光不能产生干涉,
只是解决的方法不同,“子波源说”认为在窄缝处存在很多“空间子波源”,
这些“子波”之间的干涉形成了衍射条纹,总之是令人十分费解,

边缘反射的解释就很清楚、简洁了,可是现在被主流学者认为是“无中生有”,
其实那些“子波源”才有点“无中生有”的意思?
当然两者也存在结合点,就是边缘的原子作为很多“反射子波源”,但不是“干涉子波源”,
还要有绕射光,才能产生干涉,

令人奇怪的还有:绕射理论的分析似乎很少?
其实应该很容易从折射的道理中来理解,都是由于波振面受到阻碍时,产生的波束转向?
王飞就很简单的测量到了,可惜好象他还没有观测到“边缘反射光”,
那么衍射条纹怎么可能出现呢?只有绕射显然不够,
好在这个实验很简单,只要有一个玩具激光器,照射任何边缘,
只要眼睛或脑子没毛病,相信都能在需要的角度上看到清晰的“边缘反射光”,


 [24楼]  作者:魏恩庆  发表时间: 2008/12/05 06:00 

没有认识光,能知道衍射的真正原因 ,实在是高.
 [25楼]  作者:张崇安  发表时间: 2008/12/05 07:05 

探讨衍射的真正原因是寻找衍射是以太造成的还是通过缝壁受缝壁力作用(二次发射)造成的!至于说衍射和干涉本来就是一家。
关键是以太作用还是次光源作用——这才是与现代物理学相关的要害问题。
 [26楼]  作者:张崇安  发表时间: 2008/12/05 08:52 

一束光照样产生衍射,只要有适当的次光源。

请大家借鉴电子束在晶体内的衍射现象思考!

[楼主]  [27楼]  作者:王飞cn  发表时间: 2008/12/05 09:38 

【“子波源说”认为在窄缝处存在很多“空间子波源”】
这个理论最大的问题是,如何保证光的直线,如果保证直线就不能相互干涉.
[楼主]  [28楼]  作者:王飞cn  发表时间: 2008/12/05 09:54 

【关键是以太作用还是次光源作用——这才是与现代物理学相关的要害问题。】
水波干涉水作用无关,只是是不考虑.至于次光源与原光源在相位上相同,看不出特别的意义.
 [29楼]  作者:yanghx  发表时间: 2008/12/07 00:02 

这里暂时可以不涉及以太的问题(尽管反射和折射都有以太论的解释),
都用现行的概念,关键是触及到两个现在物理较薄弱的地方:绕射和原子球面反射,

绕射的机理与折射相同,但说的很少,特别是数学描述,有吗?
原子球面反射其实相对简单一些,而且旋转球面反射还可以模拟拉曼效应,数学描述有吗?
 [30楼]  作者:silin007  发表时间: 2008/12/07 15:40 

衍射的真正原因
衍射其实就是干涉,其机理也是两束光的干涉。

【一束光无法产生干涉,】
对 !衍射也不行,一定得两束光。
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一束光无法产生衍射?

作者:张崇安 发表时间: 2008/12/05 08:52
一束光照样产生衍射,只要有适当的次光源。

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即别轻信人说的,也别坚信己学的,更别迷信书写的;只信亲眼能见的,而且亲手能算的,关键亲身能验的;科学事实

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