光的衍射_物理知识

来源:第6百科档 时间:2020-11-10 属于: 知识百科
  • 9.光的衍射

    衍射又称绕射,是波的基本特性之一。声波的衍射更为明显,如站在走廊里,便能听到教室里老师的讲话声,可见说话声可以绕过门窗传到走廊,这就是声波的衍射。向水中投一块石头,水面上立刻出现一圈圈圆形水波,并不断地向四周扩大。如果有一块物体露在水面上,水波就会绕过物体继续传播,这就是水波的衍射。那么,光波是否也具有这种性质呢?让我们边玩边学吧!

    Tools 材料和工具

    ●手电筒

    ●灯泡

    ●硬纸片

    ●长方形纸盒

    ●针

    Process 游戏步骤

    (1)把手电筒前面的聚光罩去掉,使灯泡直接发出散射的光。

    (2)用针尖在硬纸片的中央扎穿一个小孔。

    (3)将硬纸片插入纸盒。

    (4)用一只眼睛透过纸上的小孔,观察发光的小灯泡。你会看到许多以小灯泡为中心的明暗相间的同心彩色圆环。这就是光的小孔衍射。

    (5)手电筒的位置保持不动。在一片小bō璃片上先漆上黑板漆,待干燥后,用刀刃在黑bō璃片上划一条3厘米长的狭缝,将bō璃片插入纸盒,用一只眼睛透过狭缝观察发光的灯泡,你会看到许多明暗相间的直条纹。这就是光的狭缝衍射。

    狭缝衍射

    Physics 物理原理

    光的衍射也称光的绕射,即光波绕过障碍物,在障碍物后面扩展开来的现象。平时,光的衍射现象并不明显,只有当小孔或障碍物的尺寸比光波的波长小,或者跟波长差不多时,光才能发生明显的衍射现象。

    (1)小孔衍射

    当孔半径较大时,光沿直线传播,在屏上得到一个按直线传播计算出来一样大小的亮光圆斑;减小孔的半径,屏上将出现按直线传播计算出来的倒立的光源的像,即小孔成像;继续减小孔的半径,屏上将出现明暗相间的圆形衍射光环。

    (2)狭缝衍射

    当狭缝很宽时,缝的宽度远远大于光的波长,衍射现象极不明显,光沿直线传播,在屏上产生一条跟缝宽度相当的亮线;但当缝的宽度调到很窄,可以跟光波相比拟时,光通过缝后就明显偏离了直线传播方向,照射到屏上相当宽的地方,并且出现了明暗相间的衍射条纹,纹缝越小,衍射范围越大,衍射条纹越宽,但亮度越来越暗。

    想一想

    如果手电筒的聚光罩不去掉,会产生什么现象?试试看。

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    揭开星星闪烁的秘密

    “一闪一闪亮晶晶,满天都是小星星”,多么熟悉的歌谣,勾起了童年的回忆。那时,我们爱望星空,神秘的夜空中闪亮的星总让人感到温暖。星星为什么会闪烁?现在的我们能揭开这个秘密吗?

    首先我们要知道星光是从哪里来的。当我们用手指数着点点繁星时,你可知道,它们经历了漫长的跋涉?举一对大家熟悉的星,郎星,距离地球有16光年,也就是说,我们看到的牛郎星所发出的光实际上是在16年前从牛郎星发射出来的。织女星距离我们则有26.5光年,从那里出发的星光在宇宙间航行了约250711200000000千米才到达了地球。当它们来到地球表面时,在这里遭遇了动荡不安的大气层。

    坐过飞机的同学可能有过感受。大气层并非我们想象的那么安分,气流与涡流随时都在形成、扰动与消散之中。地球上大气温度的变化使得上层密度较大冷空气下沉,下层密度较小暖空气上升,密度大的空气不断流向密度小的空气,还会形成风。星星发射的光在不均匀并不断改变的大气层中的发生折射,折射光线的方向随大气密度时时变化,传播到我们眼睛时,就如同透过微风吹过的水面看池底的硬币一样,忽左忽右,忽前忽后,忽明忽暗,总在不断地变化,这就是星星闪烁的原因。

    有时,我们透过一个生得很旺的火炉上方去看前方的物体,常会看到物体发生扭曲并不停地晃动,产生这一现象的原因是因为火炉使空气对流,经火炉加热的空气密度小于周围空气密度而向火炉上方流动,当光线穿过这股不稳定的上升气流时,便会不断地变化其折射光的方向而使我们感到物体在晃动,这与星星闪烁是同样的道理。