圆孔衍射是波动光学中的一种重要现象,指的是当光波通过一个小圆孔时,由于波的衍射效应而在孔后的屏幕上形成明暗相间的环形图样。这种现象最早由法国物理学家菲涅尔和夫琅禾费进行了系统的研究。圆孔衍射可以分为菲涅尔衍射和夫琅禾费衍射两种类型,取决于观察屏幕与圆孔之间的距离。菲涅尔衍射发生在近场区域,衍射图样较为复杂;而夫琅禾费衍射发生在远场区域,衍射图样呈现规则的同心圆环分布。圆孔衍射图样的中心通常是一个明亮的圆斑,称为艾里斑,周围环绕着明暗交替的圆环。艾里斑的大小与圆孔的直径成反比,与光的波长成正比。这一现象在天文学中有重要应用,例如望远镜的分辨率就受到艾里斑大小的限制。圆孔衍射不仅限于光波,任何波动现象(如声波、水波等)在通过小孔时都会表现出类似的衍射特性。这一现象是光的波动性的有力证据,也是现代光学和成像技术中的重要基础概念。
