摄影光的衍射现象（视觉知识光的衍射）

光的衍射

衍射

衍射（diffraction）是指波遇到障碍物时偏离原来直线传播的物理现象。

在经典物理学中，波在穿过狭缝、小孔或圆盘之类的障碍物后会发生不同程度的弯散传播。假设将一个障碍物置放在光源和观察屏之间，则会有光亮区域与阴暗区域出现观察屏，而且这些区域的边界并不锐利，是一种明暗相间的复杂图样。这现象称为衍射，当波在其传播路径上遇到障碍物时，都有可能发生这种现象。

除此之外，当光波穿过折射率不均匀的介质时，或当声波穿过声阻抗不均匀的介质时，也会发生类似的效应。

研究历史

光的衍射效应最早是由弗朗西斯科·格里马第（Francesco Grimaldi）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。他提出了“光不仅会沿直线传播、折射和反射，还能够以第四种方式传播，即通过衍射的形式传播。”

意大利物理学者弗朗西斯科·格里马第（1618-1663）

在往后很多物理学家都对这一现象进行了研究，从牛顿的光微粒说，到著名的托马斯杨双缝干涉实验，到惠更斯的光的波动理论，再到詹姆斯·格雷戈发现衍射光栅原理，再到约瑟夫·夫琅禾费证明了托马斯关于衍射的公式。

衍射种类

1. 狭缝衍射

当狭缝很宽时，缝的宽度远远大于光的波长，衍射现象极不明显，光沿直线传播，在屏上产生一条跟缝宽度相当的亮线；但当缝的宽度调到很窄，可以跟光波相比拟时，光通过缝后就明显偏离了直线传播方向，照射到屏上相当宽的地方，并且出现了明暗相同的衍射条纹，纹缝越小，衍射范围越大，衍射条纹越宽。但亮度越来越暗。

2. 当孔半径较大时，光沿直线传播，在屏上得到一个按直线传播计算出来一样大小的亮光圆斑；减小孔的半径，屏上将出现按直线传播计算出来的倒立的光源的像，即小孔成像；继续减小孔的半径，屏上将出现明暗相同的圆形衍射光环。

衍射极限

衍射极限是指一个理想物点经光学系统成像，由于衍射的限制，不可能得到理想像点，而是得到一个夫琅禾费衍射像。

因为一般光学系统的口径都是圆形，夫琅禾费衍射像就是所谓的艾里斑。这样每个物点的像就是一个弥散斑，两个弥散斑靠近后就不好区分，这样就限制了系统的分辨率，这个斑越大，分辨率越低。这个限制是物理光学的限制，是光的衍射造成的。

衍射极限光圈=像素尺寸/（1.22x光波波长）

【来源：光虎光学内部培训资料】