什么是光的衍射现象?
“光会拐弯吗?”如果向你提出这样的问题,你一定会感到 奇怪。光直线传播,最简单的证明就是观察物体的影子,在曰 光(或一盏白炽灯)照耀下,物体都会形成一个和自己类似的影 子,说明光不能绕过不透明的物体。 但是,问题不是那么简单。远在三百年前,意大利有一个 叫格里马弟的数学教授,就察觉到物体的影子常常带有一个彩§色的边缘,他还发现物体影子的实际大小和假定光按直线传播_应该有的大小不相同。这些现象使他对光的直线传播发生了怀疑。 如果光在遇到障碍的时候,不改变直线前进的性质,那么影子的边缘应该是清晰的,影子为什么会出现彩色的边缘 呢?这只能用光在这些地方发生了弯曲来解释。声音是直线传播的,但也...全部
“光会拐弯吗?”如果向你提出这样的问题,你一定会感到 奇怪。光直线传播,最简单的证明就是观察物体的影子,在曰 光(或一盏白炽灯)照耀下,物体都会形成一个和自己类似的影 子,说明光不能绕过不透明的物体。
但是,问题不是那么简单。远在三百年前,意大利有一个 叫格里马弟的数学教授,就察觉到物体的影子常常带有一个彩§色的边缘,他还发现物体影子的实际大小和假定光按直线传播_应该有的大小不相同。这些现象使他对光的直线传播发生了怀疑。
如果光在遇到障碍的时候,不改变直线前进的性质,那么影子的边缘应该是清晰的,影子为什么会出现彩色的边缘 呢?这只能用光在这些地方发生了弯曲来解释。声音是直线传播的,但也有绕射现象。在一堵高大的墙下, 你如果靠近墙壁发出一个喊声,站在墙那边的人一般不会听到 喊声。
因为墙壁把声波阻挡住了,如果站得离墙远一些,或者 墙矮一些,这时候声波就会绕过墙壁,使墙那边的人听到你的 声音。这是声波的绕射现象。光的绕射现象并不是罕见的。只要注意观察,在日常生 活中也能看到类似的现象。
现在让我们先举一个最明显的 例子。在山区看过日落或日出的人,差不多都看到过这样的现象: 当太阳刚刚没入山脊的时候,如果站在山头的阴影中观看山顶 上的树木,会发现树木的边缘常常镶着一道亮边,这道亮边放 射着耀眼的光芒,而出现在天边的一些小乌云或其他的小东西 也变成一个个耀眼的亮点。
为什么人已经站在山头的阴影区内,还能看到耀眼的阳光 呢?这是由于阳光在经过树木或其他障碍物的边缘的时候,一 部分光线发生了弯曲,改变了前进的方向,进入山头的阴影区。 这些光线都是来自物体的边缘,所以树木等物体好像镶上一个 明亮的银边。
光的绕射,也就是光的传播路径弯曲了,叫光的衍(yǎn)射。 一般人认为光的衍射实验需要精密的实验仪器。实际上,只要 有耐心,通过下面这个简单的实验,你可以清楚地看到这种绕 射现象。在一个放大镜上,用毛笔点上几个小圆墨点(墨点的直径 是1mm〜2mm),关掉房间里所有的灯。
把一个手电筒的反光 罩取下来,或把黑纸剪成漏斗形遮在反光罩上,只露出小电珠 来,形成一个点光源。把手电筒放在一个较高的桌子上面,点 亮小电珠。然后,你走到房间另一边的一张桌子旁,把你的肘 支在桌面上,以便保持稳定。
一只手蒙住一只眼睛,用另一只 眼睛透过放大镜观察手电筒发出的亮光(有墨点的一面应该向 着手电筒的光)。然后慢慢前后移动放大镜,你一定可以找到 这样一个位置。这时候,放大镜整个镜面看上去都被光照得很 亮。
仔细地观察在光亮背景衬托下的小墨点,你一定会吃惊地 发现:每个墨点中间都有一个亮点,好像墨点透明了一样,而在 墨点的周围是一些明暗相间的环。这说明光在墨点周围发生了弯曲,你在墨点的正中心能看 到亮点就是因为光绕到了那里,这个实验称做圆盘衍射实验。
小孔衍射实验揭示出了光的波动性。关于光的本性的争论,科学家曾经争论过300多年。以大科学家牛顿为首的一派 说,光是由一些跑得飞快的小粒子组成的,这是光的微粒说;另 一派认为光是波动。光的衍射实验则给波动理论提供了重要 的证据。
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