第二節 遇見障礙繞道走(2 / 2)

光的衍射的作用和影響,是一個不可忽視的問題。就拿我們前麵介紹過的顯微鏡來說吧,其中就有衍射的影響問題。由於光通過大小可以與光波長相比的細小物體時會發生衍射現象,因而光照射在顯微鏡下的結構精細的標本上時,光的衍射造成顯微鏡成象清晰度降低,這樣就限製了顯微鏡把標本上靠得極近的相鄰兩點清晰地分辨開來的本領,限製了顯微鏡的放大倍數。光學顯微鏡的放大率,目前隻能夠達到約3000倍,而不能夠再進一步提高,其主要原因也就在這裏。

光的衍射現象,我們常常可以看到。在很多情況下,隻要留意觀察,就會直接看到多種多樣的衍射現象。夜晚,周圍一片漆黑,我們觀察在黑暗背景襯托下的路燈燈光,水平方向常常有彩虹一樣的節帶,每一節都是紅色在外邊而紫色在裏邊,垂直方向沒有色彩。而且,在彩帶間還會出現一些卷曲細密的明暗條紋,這就是由於燈光通過眼睛的交叉睫毛時所造成的衍射現象。因為上下眼簾的睫毛並立,所以在水平方向有彩帶,而睫毛有彎曲,造成彩帶中穿插有明暗條紋。如果我們把眼睛眯成細縫,或者轉動頭部,還會產生其它種種視覺景象和衍射效應。有時候,在熄燈以後,我們隔著蚊帳或者窗紗,觀察外邊的燈光夜景,也會看到燈光周圍輻射出的彩色光芒,這是由於燈光經過蚊帳或者窗紗的細縫所造成的衍射現象。若是在雨夜裏,雨點滴在窗子玻璃上,隔著雨珠,看那黑暗中的燈光,周圍會呈現出蛛網形狀的光環,上麵布滿了蛛絲般的黑白條紋;這一些雨滴流去了,又落上了新的雨滴,而窗玻璃上光環的形狀也隨之而變幻,宛如奇妙的“萬花筒”。

大自然中,到處都有美麗壯觀的景致,其中包含著深奧的道理,如果有心人堅持經常不斷地細心觀察,還會發現許許多多奇妙的衍射現象的。

陽光射進屋子裏來,照亮了桌子上的暖瓶、瓷壺和茶碗。如果我們眯縫著眼睛,迎著它們反射出來的光看過去,將會看到一串串的瓷壺、一串串的茶碗,而且在瓷壺、茶碗的白亮反光帶兩旁,還有一條條的彩帶。這就是光線經過眼睛縫發生彎曲而形成的衍射現象。

晚上,我們抬頭仰望皎潔的明月,有時會看到在月亮的邊緣鑲有黃色、灰藍色,甚至還有彩色的光環,這也是一種衍射現象。由於高空的水汽過多,達到了飽和,月光通過水汽時產生了偏折,所以在地麵上看去,月亮就有了光環。這種現象,科學上稱之為“月暈”。同樣的道理,也有“日暈”現象。

光的衍射,在工業和科研等方麵,有著廣泛的用途。

單狹縫衍射條紋,可以用來測定光的波長。但是,從上述情況可以看出,單狹縫衍射條紋比較寬,利用它來測量是不會精確的。如果將單狹縫改為平行多狹縫,也就是說,增加狹縫的數目,則入射光從多狹縫的各個單縫衍射出來之後,相遇而相幹涉,就形成了特殊的衍射花樣,其明條紋變狹窄了,而且狹縫的數目越多,明條紋就越細、越明亮,分得也越清。利用這種多狹縫衍射來測定的光波長就精確多了。

根據這個原理,在一塊薄的平麵透明玻璃板上刻出許多條平行、等間距和等寬度的狹縫來,就形成了一種衍射光學元件——衍射光柵。不過,光柵上那些狹縫,並沒有將玻璃刻漏,隻是一些刻痕而已。光柵上的每條刻痕,如同毛玻璃,光不易透過;而刻線間的光滑部分就形成了透光狹縫。第一塊衍射光柵是德國物理學家夫琅和費於1821年製成的。後來幾經改進,有的光柵每厘米長度上刻有幾百條狹縫,現代高級光柵可達到1萬條以上了。利用光柵來測定義的波長,是一種最精確的測定波長的方法。

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