光的衍射_物理知识

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，牛郎星，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。