第16章 光的衍射_鑄工先鋒_思兔 
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第16章 光的衍射(1 / 1)

在第二個屋子,對麵牆壁上的屏幕有一些圓形條紋。中間有些反射鏡子,和豎直的帶圓孔的板子。

可能是要轉動鏡子,讓光源照在上麵。光發生反射,到另外一個方向。找到另外一個鏡子,接住這束光,再進行反射。光如果照在牆上隻是在牆上有個光斑。經過鏡麵的幾次反射,向對麵方向傳導。最終引導光照在屏幕上,讓門打開,才能進去。

這邊的不同光源有10種。500n700n

不同的圓孔直徑有10種。

05,06,07,08,09,1,1,12,13,14

圓孔距離屏幕可以設置不同的距離。

向後看看,後上方牆壁也有個屏幕,有圓形條紋。和前麵一個屋子的條紋不同。這裡後麵和前麵都是圓形條紋。

放上一個光源,光源射出光線,經過圓孔,在屏幕上形成圓形條紋,但是和牆壁上條紋不一致。

賀辛說“這圓形的條紋估計是衍射條紋。”

建立在光的直線傳播定律基礎上的幾何光學不能解釋光的衍射現象,這種現象的解釋要依賴於波動光學。最早成功地運用波動光學原理解釋衍射現象的是菲涅耳。在光的電磁理論出現之後,人們知道光是一種電磁波,因而光波通過小孔之類的衍射問題應該作為電磁場的邊值問題來處理。實際所用的衍射理論都是一些近似解法。

在單色點光源和屏幕之間放置一個中間開有圓孔的不透明屏,對投影邊緣仔細觀察會發現:有光線進入到幾何陰影區,並且出現了一些亮暗相間的條紋。

衍射現象的發生,最初認為是由於自由光波在空間傳播遇到障礙物,如狹縫、孔,其波麵或波前受到障礙物體的限製、分割而使波麵發生破損,實際上波麵的任何變形或者波麵(波前上光場的複振幅分布受到任何空間調製,都將導致衍射現象的發生,而使通過障礙物以後的光場的複振幅重新分布。

惠更斯為了說明波在空間各點逐步傳播的機理,曾提出一種假設波麵(波前)上的每一點都可以看作為一個發出球麵子波的次級擾動中心,在後一個時刻這些子波的包絡麵就是該時刻新的波麵。因為波麵的法線方向就是光波的傳播方向,所以應用惠更斯原理可以確定光波從一個時刻到另一個時刻的傳播。

單色點光源發出的球麵波到達圓孔邊緣時,波麵隻有部分暴露在圓孔範圍內,其餘部分受光屏阻擋。按照惠更斯原理,暴露在圓孔範圍內的波麵上的各點可以看作為次級擾動中心、發出球麵子波,並且這些子波的包絡麵決定圓孔後的新的波麵。在錐體外光波不再沿原光波方向傳播。

理想夫琅禾費衍射係統起到空間頻率分析器的作用。當單色光波入射到待分析的圖象上時,通過夫琅禾費衍射,一定空間頻率的信息就被一定特定方向的平麵衍射波輸送出來。這些衍射波在近場彼此交織在一起,到了遠場它們彼此分開,從而達到分頻的目的。常用遠場分頻裝置是透鏡將不同方向的平麵波彙聚到後焦麵上不同的點上,形成一個個衍射斑。這些衍射斑和圖象的空間頻率一一對應,後焦麵就是圖象的頻譜麵,稱為傅裡葉麵。夫琅禾費衍射斑稱為譜斑。

薌煜說“這裡有三個機器人,也在更換光源,圓孔,反射鏡。需要在它們組裝完成之前把對麵的圓形條紋屏幕照亮。”

賀辛說“還是和上一個屋子裡分工類似,我來更換光源,薌煜更換圓孔,瞬頻更換反射鏡。”

賀辛在更換光源後,對麵機器人a1也更換了光源。薌煜更換圓孔後,對麵機器人a2也更換了圓孔。瞬頻更換反射鏡後,對麵機器人a3也更換了反射鏡。

段駐在移動圓孔距離。對麵的圓孔支架在自動移動距離。

這邊光源經過圓孔到達反射鏡,又反射回來,經過其他圓孔,到達後麵的屏幕。對麵光源經過圓孔到達反射鏡,又反射回去,經過其他圓孔,到達前麵的屏幕。

即使是沒有機器人乾擾,這邊的光源、圓孔、距離組合也有近1000種。這相當於是三位密碼鎖。有1000種組合,目前不知道怎麼組合才能使得光線正好和條紋一致。

瞬頻說“和上一個房間類似,看到條紋不合適,比如偏大或者偏小,是可以知道怎麼調整條紋的。”

根據波長,距離,圓孔直徑,可以得到條紋的寬度。但是條紋寬度偏大,或者偏小。不知道是該調節哪個參數。

但是對麵機器人調節的參數,可能是阻攔我們向正確的方向調節。

薌煜說“也就是說,對麵機器人把圓孔調小,我們應該把圓孔調大。”

賀辛說“我們就和對麵機器人調節相反,逐步調整3個參數。”

在接近合適數值的時候,圓孔過大,又調小一個檔位。

在調節的過程中,機器人的光源也照射過來,對準後麵上方牆壁。如果條紋匹配合適,就算甲方失敗。

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甲方幾個人也得利用擋板和反射鏡,將機器人的光源的光線再格擋住,或者反射到其他方向。

瞬頻說“我們後麵上方和對麵的條紋間距是差不多寬度的。”

賀辛說“那麼對麵機器人用的參數是標準數值。”

薌煜說“就利用這個數值來配置光源、圓孔、距離組合。”

最後選擇波長589納米,圓孔11毫米,距離15米,得到合適的圓形條紋寬度。但是被對麵機器人的反射鏡擋住,反射回來。瞬頻更換反射鏡,繼續反射回去。

同時,在旁邊的第二個空位,賀辛在更換光源,薌煜更換圓孔,段駐在移動圓孔距離,繼續向對麵屏幕發射衍射光斑。機器人a1,a2,a3也在第二個空位更換光源、圓孔,投向自己後麵屏幕,對甲方的光斑造成了乾擾。

瞬頻說“這樣也行嗎?那麼造成乾擾,這門就不能開了?”

薌煜說“我們也對自己後麵的屏幕照射,對它們造成乾擾。”

甲方在第三個空位更換光源、圓孔,投向自己後麵屏幕,對a隊的光斑造成了乾擾。a隊向對麵屏幕發射衍射光斑。

賀辛說“這怎麼辦?我們的光學裝置又不能放過去。它們的光線在那裡造成乾擾了怎麼辦?”

段駐說“看那地麵上還有一些圓孔?”

牆壁旁邊的控製箱裡有一個按鈕,不知道有什麼作用。賀辛打開牆壁旁邊的一個按鈕,圓孔上出現一些柱子。將第二個位子上a隊的光線擋住了。甲隊的光斑投射到對麵牆上,和圓形條紋一致,觸發光電開關。門打開了。

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