干涉与衍射：差异与比较

干扰是两个或多个波叠加的现象，导致其振幅增强或抵消。相反，衍射涉及波在障碍物周围或通过开口的弯曲，导致波前扩散并形成干涉图案。

关键精华

1. 干涉是一种波动现象，当两个或多个波相互作用时会发生，根据它们的相位对齐，相互增强或抵消。
2. 衍射是波在遇到障碍物或通过开口时发生弯曲或传播，从而在障碍物或开口之外产生波干涉图样。
3. 干涉和衍射之间的主要区别在于，当多个波结合时会发生干涉，而衍射涉及波在遇到障碍物或开口时发生弯曲或传播。

干涉与衍射

干涉和衍射之间的区别在于它们波的外观。 当光波通过两个不同的起点结合时，就会发生干涉。 同时，由于从属波长的叠加，出现衍射现象。 干涉边缘的强度总是相似的。 相反，衍射有奇数条纹。

---

 

对比表

专栏	干扰	衍射
原因	来自同一源的波的重叠	波浪绕过障碍物或穿过狭缝时发生弯曲
结果	波相互加强或抵消的明亮和黑暗区域	波传播到障碍物边缘之外或狭缝图像变宽
医美问题	需要相干源（同相波）和重叠路径	任何类型的波都会发生，甚至是非相干波源
国际私人包机价格项目范例	双缝实验、薄膜干涉	水中小船周围的涟漪，带有边缘的阴影
观察	需要受控环境或特定设备	在日常现象中更容易观察到
应用领域	用于光谱学和光学镀膜	帮助解释镜头行为和图像形成

---

 

什么是干扰？

干扰是指干预或参与系统、情况或关系的事务或过程，有可能破坏、影响或改变事件的自然进程。这个概念在各种背景下都很普遍，包括物理、通信和社会互动，每个背景都有细微差别和含义。

物理干涉

在物理学中，干涉通常指波（例如光波或声波）重叠时的相互作用。这种相互作用会导致波的增强（相长干涉）或抵消（相消干涉）。例如，在光学中，光波的干涉可以在薄膜或衍射光栅中产生彩色图案。了解干扰对于电信等领域至关重要，工程师的目标是优化信号质量并最大程度地减少干扰造成的破坏。

通讯干扰

在通信中，干扰可能表现为干扰信息传输的不需要的信号或噪声。这种情况可能以多种形式发生，例如无线电通信中的电磁干扰或电话线中的串扰。尽量减少干扰的措施包括屏蔽、频率管理和先进的调制技术，以确保传输信号的完整性。从更广泛的意义上讲，通信干扰还可以指影响信息交换的外部影响，例如错误信息或故意破坏。

社会和人为干扰

除了科学领域之外，干扰在人类互动和关系中也发挥着重要作用。社会干扰包括影响个人或群体之间动态的外部影响或干预。这可以是善意的建议或指导，也可以是破坏自然过程的不必要的干预。在法律背景下，干扰可以指破坏合同关系并导致法律后果的行为。例如，当第三方故意破坏两方之间的合同或业务关系并造成损害时，就会发生侵权干扰。

 

什么是衍射？

衍射是波动光学中的一种基本现象，当波遇到障碍物或孔径并在障碍物边缘表现出弯曲时就会发生这种现象。这是在光波、声波和水波等各种类型的波中观察到的独特行为。衍射为了解波的性质提供了宝贵的见解，并在理解不同背景下波的行为方面发挥着至关重要的作用。

惠更斯-菲涅尔原理

惠更斯-菲涅耳原理是有助于解释衍射的基本概念。根据这一原理，波前的每个点都充当二次球面波的源，这些二次球面波的总和决定了整个波前的形状。当波遇到障碍物或狭缝时，这些次级波会相互干扰，从而产生衍射图案。

衍射特性

1. 波浪弯曲： 衍射最显着的特征是波绕过障碍物或穿过开口的弯曲。当障碍物或狭缝的尺寸与波的波长相当时，这种弯曲更加明显。
2. 强度模式： 衍射图案导致衍射物体之外的空间中的波强度分布。这些图案交替出现亮区和暗区，通常称为干涉条纹。

衍射的类型

1. 夫琅和费衍射： 当光源、障碍物和屏幕（观察衍射图案的地方）实际上彼此距离无限远时，就会发生这种情况。所得的衍射图案更简单，并且通常在光穿过小狭缝时观察到。
2. 菲涅耳衍射： 在光源、障碍物和屏幕距离有限的情况下，例如点光源照亮附近的障碍物，会出现更复杂的衍射图案。

衍射的应用

1. 光学器件： 衍射在各种光学设备（包括衍射光栅、光谱仪和全息图）的设计和功能中起着至关重要的作用。
2. 声学衍射： 在声学中，衍射对于理解声波如何绕过障碍物传播以及影响音乐厅、礼堂和其他空间的设计至关重要。

---

干涉和衍射之间的主要区别

1. 定义：
   • 干涉： 当两个或多个波在空间中的一点相遇时就会发生干涉。这些波结合在一起，导致波幅的增强（相长干涉）或抵消（相消干涉）。
   • 衍射： 衍射是在障碍物周围弯曲波或在穿过开口时传播波。它涉及波与直线路径的偏差。
2. 原因：
   • 干涉： 它是由两个或多个相干波（具有恒定相位关系的波）叠加引起的。
   • 衍射： 它是由波浪绕过障碍物弯曲或波浪遇到开口或边缘时传播引起的。
3. 性质：
   • 干涉： 它涉及波的相互作用，导致空间特定点的振幅变化。
   • 衍射： 它涉及波在遇到障碍物或开口时的弯曲或传播，导致传播方向的变化。
4. 结果模式：
   • 干涉： 它会产生具有相长干涉和相消干涉交替区域的干涉图案。
   • 衍射： 它会产生衍射图案，包括中心明亮区域和交替的暗色和亮色条纹。
5. 狀況：
   • 干涉： 需要相干源（具有恒定相位关系的源）并涉及相同频率的波。
   • 衍射： 可以用单个波源发生，并且不严格依赖于源的相干性。
6. 应用：
   • 干涉： 用于各种应用，包括干涉显微镜、干涉测量和光学中的薄膜干涉。
   • 衍射： 在日常现象中很常见，例如声波在障碍物周围以及衍射光栅等各种光学设备中的弯曲。
7. 例子：
   • 干涉： 杨氏的双缝实验是干涉的典型例子。
   • 衍射： 单缝衍射图案和衍射光栅是衍射的常见例子。

参考资料

1. https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.74.3600
2. https://cds.cern.ch/record/396122/files/0521642221_TOC.pdf
3. https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/1999OptEn..38.1051D/abstract

最后更新时间：16 年 2023 月 XNUMX 日