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为什么激光光束(或其反射)会看起来有颗粒感? 第1页

  

user avatar   li-zhi-lin-53 网友的相关建议: 
      

恭喜你慧眼如炬发现了激光散斑现象!这本质上是光的干涉效应。激光具有良好的单色性和相干性,当它照射到一般物体的粗糙表面上、从凹凸不同的地方反射到眼睛里时,会有一个微小的光程差,它们相互干涉,有的相长,有的相消,从而形成明暗分布的斑点。这里粗糙是相对于光的波长(几百纳米)而言的。类似地,激光透过表面粗糙的玻璃(如浴室的毛玻璃)时,从背面也可以观察到细小的散斑。

然而以上知识点太简单了,我们可以做一些稍加深入而有趣的拓展。当反射面或投射面上的凹凸起伏随机时,散斑没有明显规律;而如果在透明板上特意设计和制作一些图案P,就可以让出射的无数束光相互干涉(其实就是衍射)形成特定的图案P’,二者可以用傅里叶变换联系起来。玩具激光笔的前置图案头、酷炫的全息图等都与这个原理相关。

举个最简单的例子,你可以在镜子上划一道痕迹(挨打概不负责)或者放一根头发(脱发请自珍重),用激光照射并反射到墙上,很容易观察到明暗相间、整齐排列的单缝衍射条纹;或者运气好的话照到圆形的坑点或细小的灰尘,会在墙上投影出一系列类似牛顿环的同心圆来。麻雀虽小,五脏俱全,可别小看普通的激光笔哦, 在家里完成这些实验毫无压力,快去试试吧!另外特别提醒一下,由于波长越长衍射效应越明显,选用红色激光会比绿色、紫色的更容易观察哦

备注:如果激光几乎垂直入射到镜子上,再接近原路返回,也会在墙上投影出一系列类似牛顿环的同心圆来。这个现象也很有趣,是我之前科普课堂上设计的等倾干涉简化版,无需后置透镜。然而这里需要激光并非完全平行,有轻微的发散角,并不适合作为干涉演示的标准模型。故此处略去。

本回答部分内容原载中科院物理所微信公众号 周五问答专栏第63期 链接: mp.weixin.qq.com/s/aV6H 我们是一个几十人组成的校园科普社团。欢迎关注,谢谢支持!




  

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