观察与讨论下列日常生活中遇到的光的衍射现象:(1)在晚间对着远处的白炽灯泡张开一块手帕,或隔
观察与讨论下列日常生活中遇到的光的衍射现象:
(1)在晚间对着远处的白炽灯泡张开一块手帕,或隔着窗帘看远处的白炽灯,将现象记录下来。
(2)通过眼前张开的手帕注视远处的高压水银灯,将看到的现象记录下来,与白炽灯情形相比有何不同?
(3)肉眼观察远处的灯,有时会看到它周围有光芒辐射。这种现象是怎样产生的?有人说这是瞳孔的衍射现象,因为一般人的瞳孔不是理想的圆孔,而是多边形。你同意这种解释吗?有什么方法可以验证或否定这种看法?
(4)当你瞪大或眯小眼睛时,灯泡周围的辐射状光芒有什么变化?晃动或摇摆你的脑袋时,这些光芒有什么变化?这些现象是有助肯定还是否定(3)中提出的解释?
(5)当你注视月亮或日光灯时,能看到这些辐射状的光芒吗?对你的观察结果作出解释。
(6)将手指并拢贴在眼前,透过指缝看一灯泡发光,记录并解释你观察到的现象。
(7)俗话说:“隔着门缝看人,把人看扁(贬)了。”从波动光学的角度看,这句歇后语有道理吗?
(1)隔着张开的手帕或窗帘观看远处的白炽灯,可以看到呈矩形规则排列的亮格点(衍射斑),每个斑点周围还镶着彩边。这是非单色光照射在二维网格上发生衍射的结果。
(2)透过张开的手帕注视远处的水银灯,同样可以看到规则排列的彩色斑点,由里向外分别有蓝色、绿色和黄色等几组。这种差别是由白炽灯和高压水银灯的光谱特性决定的,表明白炽灯的光谱是连续的非单色性,而水银灯的光谱包含了几种准单色谱线。
(3)用肉眼观察远处的灯,可以看到光芒四射的辐射光芒,这是眼瞳衍射的结果。光芒分布在各个不同的角方位上,表明瞳孔是一个多边形。这可以用多边孔的衍射实验验证。若光束在某方向受到限制,则强度就在该方向扩展。这是衍射现象的特点之一。如果眼瞳是圆孔,则衍射图样应是一系列同心圆环,而不会是光芒辐射。
(4)瞪大或眯小眼睛观察灯泡周围的光芒,则有两点明显差别:。一是眯起眼睛看到的光芒更加明显,对光束限制越厉害,衍射效应越明显。这正是衍射现象的特点之一。二是眯起眼睛看到的光芒在垂直方向和水平方向比瞪大眼睛时看到的更强烈,这是由于眯上眼睛时合上的眼帘和睫毛构成了一条条水平的和垂直的狭缝,使在垂直和水平方向的衍射效应更加明显,以上现象说明关于眼瞳是多边孔的解释是可信的。
(5)注视月亮或日光灯时,是看不到辐射光芒的。凡是观察面光源,都见不到辐射光芒。这些面光源可以看成是大量非相干点源的集合,每个点源都可以有一套衍射光芒,衍射强度是所有各套衍射光芒的非相干叠加。由于各个点源所对应的各套衍射光芒彼此错开,非相干叠加的结果使总强度趋于均匀。这就是看不到面光源辐射光芒的道理。由此可见,画家笔下的初升太阳光芒万丈,只不过是一种浪漫手法,并不是符合光学原理的真实写照。
(6)隔着指缝观察灯泡的发光,能看到指缝间有很细的明暗相间的条纹,条纹走向与指缝平行这是狭缝衍射的结果。
(7)波前在什么方向受到限制,后场的强度就要在什么方向扩展。透过门缝所看到的物体在与门缝正交的方向扩展。因此,“隔着门缝看人,把人看扁(贬)了”的说法,是符合衍射光学原理的。