激光衍射

2010年6月24日

成分

激光笔 食品薄膜
硅胶 塑料:形状或图案有趣的塑料

指令

不要用激光照射自己或别人的眼睛

用激光照射每一个物体,观察产生的图案。

试着用激光穿过一张纸上的狭缝。

结果

狭缝在墙上产生一系列与狭缝成直角的斑点。其他物体会产生各种不同的图案。

狭缝衍射,硅胶,覆盖着冷凝物的瓶子和cd

解释

光是一种电磁波,基本上是磁场、电场和磁场的波。这意味着它有很多波的特性。波长对应它的颜色,波高(振幅)对应它的亮度。

如果你想象海浪打在墙上的一个小缝隙上,海浪就会向外传播,这种效应叫做衍射。

如果你在墙上有两个缝隙,你就会得到两个圆形的波形。在某些区域,一个空穴的波峰总是与另一个空穴的波峰相遇,两个波加在一起产生特别高的波(明亮的光)。

在其他地方,一个波的波峰会遇到另一个波的波谷,所以两个波抵消了,剩下的是平坦的水(黑暗)。

在这种设置中,光斑和暗斑以特定的角度出现,在墙上产生亮斑和黑斑,这就是所谓的干涉图案。

从一点衍射 从两个狭缝衍射
如果波遇到墙壁上的一个薄缝隙(或者激光遇到一个小缝隙),波就会传播出去 如果有两个缝隙,光波就会相互干扰,在某些方向产生较大的光波(明亮的光),在另一些方向产生较小的光波(黑暗)。

事实上,如果这个缝隙比光的波长宽(大于1 / 2000毫米),穿过这个洞的波就会相互干扰,形成一个图案。洞越大,条纹越靠近。这就是为什么光斑之间的距离随着激光角度的改变而改变。

单缝衍射 通过宽狭缝的衍射
如果洞大一些,穿过洞的波就会互相干扰,形成一个图案。在这种情况下,前方有一个亮点。 孔越宽,图案中的亮点或条纹就越接近。

这些都是非常简单的例子,但是如果你把波照在任何图案上,它们就会在墙上投射出不同的图案。在许多情况下,这种图案是你期望看到的(影子或类似的东西),但如果你有很多非常小的物体(比如由微小的二氧化硅球组成的硅胶,或皱巴巴的保鲜膜),这种图案会令人惊讶和美丽。

为什么它不能在正常光线下工作?

普通光确实会有衍射效应,但它们不那么明显,这是因为普通光的相干性比激光差得多。这意味着,如果你在两个不同的时间或地点观察光,这些波有时会在时间内进行相消干涉,而在时间外则会进行相消干涉。这意味着产生的任何干涉图案都会在微秒到微秒之间发生变化,而你的眼睛只能看到我们认为正常行为的所有可能图案的平均值。

普通单色光 普通光的单一波长
2位正常光 如果你把它与另一个相干扰你会发现它们随机地进入和离开相位。所以任何干涉模式都会随着时间而改变。
激光 另一方面,激光光波随时间移动,因此干涉图案是稳定的。

正常的光在几个波长上仍然有轻微的相干,所以如果你处理的是非常小的结构,只有几个波长,比如气泡或油膜
你仍然可以看到干扰效应.

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