第一節 肥皂泡引起的遐想(1 / 2)

現象不能算作知識。生活中,有許多奇異的現象。當遇到一種現象時,你問過為什麼嗎?你要獲得知識,你就不要停留在那些現象上。隻有追根溯源,查明現象的機理,才能抓住它……

您吹過肥皂泡嗎?肥皂泡是很有趣的。它在陽光的照耀下,會呈現出五顏六色的虹彩。原來,肥皂泡是一個有一定厚度的透明薄膜,陽光在它的內外兩個表麵反射後,出現了具有相同波長、不同相位的兩列光波,它們發生了“光的幹涉”現象,出現了彩色幹涉條紋。

什麼是光的幹涉呢?簡單說來,就是:從同一個光源發出的兩列光波,在它們交迭的空間的某些地方,出現亮度的明暗變化,或者出現彩色的現象。如果是單色光源,看到的是明暗相間的條紋;如果是白光光源,看到的是彩色條紋。在一般情況下,我們眼睛直接看到的,往往是某些薄膜所產生的幹涉條紋,如肥皂泡薄膜所產生的彩色幹涉條紋。

幹涉現象是怎樣產生的?讓我們來看一個生活中的實際例子吧,把一塊石子投進平靜的湖水裏,就會在水麵上激起一圈圈的漣漪。如果同時投進兩塊石子,就會在水麵上激起兩列水波,它們相遇而產生一種奇麗的圖景——高低相間的圓波紋和放射形狀的條波紋。這是因為,在兩列波的波峰相遇處和兩列波的波穀相遇處,水麵波動更加劇烈;而一列波的波峰同另一列波的波穀相遇處,則波動互相削弱了。這就是水波幹涉的結果。

光波的幹涉也是這樣。但是,光的幹涉是有條件的,正如英國物理學家托馬斯·楊所指出的:(1)兩列波必須具有相同的波長;(2)兩列波具有一定的相位差;(3)兩列波具有一致的振動方向。這就是說,並非任意兩列波迭加都能產生幹涉現象,隻有從相幹光源發出(頻率或波長相同、相位差恒定)的兩列波相遇才能產生幹涉現象。

1801年,托馬斯·楊想出了一個巧妙的辦法,將同一光源發出的光人為地分成兩束,這樣就保證了這兩束光必然具有相同的頻率(或波長)和恒定的相位差,使兩束光相遇並發生了光的幹涉現象。

楊氏實驗的方法是這樣的:讓太陽光穿過一個屏上的小孔,然後投射到另一個開有雙孔的屏上,又穿過這個屏上的兩個小孔,光被分成了兩束,這雙孔就可以看成為兩個相幹的點光源。當這兩束光在後邊的象屏上相遇而迭加時,在相位相同處相互加強,在相位相反處相互減弱或抵消。太陽光是複色光,是由波長不同的單色光組成的,每種單色光都各自在屏上不同位置得到加強和削弱,最後在屏上就會呈現出彩色的幹涉條紋來。

1802年,托馬斯·楊為了進一步研究幹涉現象,又做了一個雙縫實驗。一個具有一定波長的光源,照射一塊不透明的遮光板,板上有一條狹縫。這個單縫被單色光源照亮,作為線狀光源。

前邊,又有一塊不透明的遮光板,板上有兩條離得很近並相互平行的雙狹縫和。這兩條狹縫的距離相等,並且在長度方向上與長度平行。光波發出兩列圓柱麵波,從而由同一光源得出了兩列波,成為相幹線光源。在更遠一些的地方,放置一塊白紙或毛玻璃的象屏。兩塊帶狹縫的不透明板相互平行,並且同象屏平行。來自同一光源的兩列波發出,投射到象屏上,就在象屏上形成一係列明暗相間的幹涉條紋,每一條紋都與狹縫平行,條紋間的距離彼此相等。如上所述,在兩列波的波峰與波峰(或波穀與波穀)相遇處,波得到增強,光強度大,即形成明條紋,在兩列波的波峰與波穀相遇處,波受到減弱,光強度小,即形成暗條紋。

上一章 書頁/目錄 下一頁