所有衍射图样的根都来自 Huygens-Fresnel 原理:孔径里每一点都是一个新的次波源,屏幕上的振幅 = 这些次波相干叠加。打开"Huygens 相量图",把每个次波画成一根小相量,首尾相接——合成振幅就是首尾的弦长。这是单缝 (sinα/α)² 公式的几何来源。

单缝:连续相量首尾相接成圆弧。中心 sinθ=0 时全部同相,圆弧拉直成线,弦长 = N(最大)。当 α = π,圆弧自闭成圆,弦长 = 0,出现第一极小。双缝纯干涉只考虑两个点源,两根单位相量夹角 2β,合成 = 2cosβ。双缝衍射:两段圆弧串接(每段一个缝)。N缝光栅:N 段圆弧串接,主极大要求每段同相 → β = mπ,这是 d sinθ = mλ。

屏幕条纹的颜色由波长决定(滑动 λ 看颜色变化);亮度由 I(sinθ) 决定。中央亮纹两侧的次极大(单缝包络)亮度依次衰减为 4.7%、1.7%、0.83%……——所以单缝的"暗纹"其实是极暗而不是绝对零。

圆孔(Airy 衍射)是望远镜分辨率的天花板。第一极小 sinθ ≈ 1.22 λ/D,这就是瑞利判据。Hubble、JWST 的"角分辨率极限"就来自这一条。