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图 1. 用Zenit相机拍摄的照片，其中镜头被一张带有拒绝的黑纸代替。抑制直径0.2毫米，胶片感光度65单位，快门速度5秒。
几何光学基于光线直线性的思想。实践告诉我们这一点。您自己可以轻松检查确认光传播线性的实验。用一张刻有小废品的黑纸更换相机镜头。这样的“孔相机”（称为针孔相机）可以拍摄出明亮物体的照片，类似于图1中所示的照片。胶片上的图像与物体点的中心投影完全对应，直线穿过拒绝，这是光线作为直线的想法的有力论据。
我们将不透明物体在白色屏幕上形成阴影的过程定义为，光源每个点发出的光线将物体的轮廓投影到屏幕平面上。由于光源通常很大，阴影边界被半影包围并且模糊。人们可能会认为，通过减小光源的尺寸，我们将使半影区域变干并最终获得清晰的阴影。然而，经验表明，当光源变得太小时，先前被半影按摩的现象就会显现出来。将不透明板的边缘与锐利的阴影放在一起，得到图2所示的图像。阴影的边缘是模糊的，与其平行的是递减结构的明暗条纹。如果光源是白色的，那么条纹就会呈现彩虹色。
细线 (图 3) 产生的阴影也具有复杂的结构。它的外部有条纹，就像不透明板的边缘一样，阴影内部有深色和浅色条纹，都比金属丝窄。
来自球或小不透明圆盘 (图 4) 的阴影看起来完全出乎意料。除了阴影周围的暗轮和光轮以及类似于我们已经熟悉的条纹之外，在阴影的中心还可以看到一个明亮的光点，就像在圆盘中心被刺穿了一个小拒绝。
发现的现象
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图 3. 细线的衍射。通过红色滤镜在白光下拍摄。线径1.2毫米。电线到薄膜的距离为0.5 m。
事实证明，光并不按照几何光学定律（称为衍射）传播。他们的原因在于光的波动性。对光传播的准确描述不是通过射线的构造，而是通过波传播的模式。
让我们想象一下，沿着平静的池塘表面，从投掷的石头上发出的圆形波浪。如果波浪到达漂浮在表面上的圆木，则圆木后面会形成清晰的阴影，其边界由从石头落下点穿过圆木末端绘制的光线确定。然而，在阴影区域，您还可以注意到水面上有波浪，尽管较弱。这就是衍射，在这种情况下，它不会极大地扭曲几何阴影的图像。如果波浪在途中遇到一堆，那么在其后面不远的地方，波浪传播的图案将与几何阴影几乎没有相似之处。最后，如果波浪遇到一根伸出水面的细杆，那么影子就根本不会形成。波浪绕过小障碍物自由弯曲。在水面上，您只会注意到由杆扩散的微弱的圆形波。
因此，在波的传播过程中，可能存在直线射线很好地描述观察到的现象的情况，以及衍射图案占主导地位的情况。一切都取决于波长、限制波的障碍物（或响应）的大小以及到观察平面的距离之间的对应关系。简而言之，这可以表述如下：如果从我们观察到的阴影、障碍物或响应的屏幕点的可见角度大于从等于障碍物直径的距离可见波长的角度，则衍射不会极大地扭曲光线图案。以公式的形式，可以写成如下：，其中是响应的大小，是到观察阴影的屏幕的距离，是波长。如果角度相当或者第一个角度小于第二个角度，即，则衍射起着一定的作用，并且射线表示不适用。
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图 5.观察和拍摄衍射图样的装置。 1 - 灯，2 - 投影透镜，3 - 带遮光屏的精确衍射，4 - 带 difrakini 透镜的支架，5 - 遮光管，6 - 不带透镜的相机。
在光学中，它们最常处理第一层，因为可见光的波长非常短（从红光的 0.7 μm 到紫光的 0.4 μm），但在距小孔或细线较远的距离处，也可能出现第二层。
光衍射现象可以使用非常简单的手段来观察。用锋利的针尖在薄箔上刺一个 0.1-0.2 毫米的孔，然后将箔片粘贴到一张带孔的纸板上，这样光源（普通台灯）发出的光就不会干扰观察。将一张纸板放在支架上，用焦距为 4-6 cm 的镜头将灯丝的放大图像投射到其上，使头发图像的一部分落在箔片的孔上。孔后面会形成一个光锥，通过磨砂玻璃上的光圈或眼睛可以很容易地发现它（当眼睛进入光锥时，孔看起来会发出明亮的光）。在距离孔约0.5 m处，我们将物体置于光束中，我们将在物体后方约0.5 m处观察衍射图案。观察应通过安装在支架上的焦距为2-5厘米的弱透镜进行，眼睛与透镜的距离应使其始终被明亮地照亮。在浅色背景下，衍射图案清晰可见。
图 5 显示了获得本文中包含的所有衍射图案的装置照片。使用了光具座，当然这不是必需的；为了使用带有螺旋运动的任何三脚架来加固物体，将衍射图案带到视场的中心会更容易。
不透明屏幕直边的阴影为您提供安全剃须刀的边缘。您可以用两个刀片形成 0.3-1 毫米宽的间隙。一根直径达 1 毫米的金属丝将在窄屏幕上显示衍射现象。针尖的衍射看起来很有趣。
要观察圆形物体阴影中心的光点，请从直径为 2-4 毫米的轴承中取出一个钢球。使用一滴胶水，将球粘到玻璃板上。 （需确保胶水不凸出球体轮廓，且玻璃和球体表面清洁。）待胶水干燥后，将带有球体的板贴附到安装件上。移动盘子，将球的阴影带到视野的中心。在这种情况下，外部衍射环和中心的被暗环和亮环包围的斑点都将清晰可见。
您可能想要拍摄衍射图案。如果您使用镜头拧出的相机，这很容易做到。物体的阴影
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图 6. 使用球拍摄的照片。放置外部赌注。球直径 4 毫米。符号高度 1 毫米。该范围是通过在对比胶片上拍摄白纸上用墨水绘制的字母来获得的。
直接投影到胶片平面上。为了使照片中的衍射条纹更清晰、数量更多，作为光源的衍射条纹必须盖上滤光片，最好是红色的，因为白炽灯的光谱中有很多红色光线。对于一般胶片来说，曝光5-10秒就足够了。为了避免胶片曝光，必须在设备和物体之间放置一个黑色的内管。
混合光源会导致阴影发生变化，从而导致光斑发生变化。因此，如果您采用一系列尺寸以及确切的源，那么其上的每个发音点都会给出自己的、稍微混合的球阴影和自己的光点。结果，放置了外部衍射环，并且可以在阴影的中心看到距离图像。球将起到透镜的作用。这就是普朗克常数 (图 6) 符号照片的获得方式。
通过在薄金属板上钻一个直径约2毫米的圆孔，您可以观察距圆孔不同距离处的衍射图案如何变化。用滤光片遮住光源，让眼睛和月亮靠近答案，从 1-2 m 的距离开始，您会看到图片中央出现黑色圆圈，随着眼睛靠近，黑色圆圈变成黑色圆圈，蔓延到阴影的边缘。暗轨的数量（包括中心的暗点）由中心光束和来自分支边缘的光束的光路差异决定。这可用于确定光的波长。为了进行计算，您需要知道树枝的直径，改变光源到树枝的距离以及树枝到观察平面的距离。观察平面的位置可以通过将放大镜和头部放置在视野中并移动它直到在所研究的衍射图案的背景下看起来清晰为止来确定。喇叭的位置决定了通过放大镜观察到的平面。下面我们将解释如何推导计算公式。
在白光下，您可以观察到衍射轨迹美丽的颜色变化。您看到的颜色不是光谱颜色。它们被称为互补，当从白光全光谱中去除任何一个光谱区域时，就会观察到它们。在我们的例子中，例如，当中心有一个邪恶光的暗点时，光谱的其余部分，即红橙色和紫色，会将图片的中心着色为紫色。缺少红色会产生绿蓝色互补色等。图7 显示了圆形响应的衍射图案的示例。
为什么波浪看似连续到达的中心会出现一个黑点？
让我们回到我们的观察