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§第二节遇见障碍绕道走
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光是直线前进的。
但是,如果路途上经过的媒质种类和性质有了变化,或者碰到了什么别的障碍物,那它就不能继续一直向前跑了。
如前面介绍过的,障碍物不透明,光就会回头跑去(反射);障碍物是透明的,光就一头扎进去而拐弯走(折射)。
除此之外,光遇见某些障碍物时还会绕过去,这在科学上被称为“绕射”
或“衍射”
。
光的衍射,简单说来,就是:光在均匀的媒介物质中传播的时候,遇到迎面挡住的障碍物或者开孔,传播路径就会出现弯曲而绕道到障碍物的背后去。
换句话说,光的衍射就是光绕道前进的现象。
光,的衍射现象是怎样形成的呢?
我们来看一个小实验吧。
将一块石子投进一片平静的水塘里去,水面上就会产生一圈一圈的波纹,并且大圈套小圈、小圈推大圈地向外传播开去。
如果在某个地方立置两块木板,这两块木板一字形排开,截断水塘,在两块木板之间留一个口子,则水波在两块木板之间的开口处就会遭到破坏,从而产生复杂的花样。
现在,我们假设波源是一个极小的光源(光学上叫做点光源),它发出的光向周围传播。
从波动学说的观点来看,光是以这个点光源为中心,以光波的形式一圈一圈向外传播的。
不过,它不同于上述那种水面上的波纹。
在这里,光波是以点光源为中心的向周围空间传播的球面波。
大球面套小球面;小球面不断长大,里面又产生新的小球面;小球面推大球面,光的球面波就这样向周围空间传播开去。
如果在路途上遇到了不透明板的开孔,光波的球面形式在开孔处就遭到了破坏,并且只有一部分波能从开孔处通过,传播就发生了变化。
我们可以把达到开孔的球面波看作母波,把它上面的一切点都看作新的波源,从每一个新的波源发出球面子波。
这些球面子波也是向思围传播开去。
但是,如果从光的直线传播观点来看,点光源发出的光,在挡板开孔方向传播,以直径构成的圆为底面的圆锥形空间里。
也就是说,只有这部分圆锥空间是被照亮的“几何照明区”
,而挡板阻挡住的、圆锥以外的空间是完全黑暗的“几何阴影区”
。
这两个区域,以圆锥面为界,应有非常清晰的界限才是。
我们放置一个屏,如果光是直线传播的,那末,在屏上应是清晰的圆光斑。
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