【閱前提示】本篇出自『數(shù)理化自學(xué)叢書(shū)6677版』，此版叢書(shū)是“數(shù)理化自學(xué)叢書(shū)編委會(huì)”于1963-1966年陸續(xù)出版，并于1977年正式再版的基礎(chǔ)自學(xué)教材，本系列叢書(shū)共包含17本，層次大致相當(dāng)于如今的初高中水平，其最大特點(diǎn)就是可用于“自學(xué)”。當(dāng)然由于本書(shū)是大半個(gè)世紀(jì)前的教材，很多概念已經(jīng)與如今迥異，因此不建議零基礎(chǔ)學(xué)生直接拿來(lái)自學(xué)。不過(guò)這套叢書(shū)卻很適合像我這樣已接受過(guò)基礎(chǔ)教育但卻很不扎實(shí)的學(xué)酥重新自修以查漏補(bǔ)缺。另外，黑字是教材原文，彩字是我寫(xiě)的注解。

【山話嵓語(yǔ)】『數(shù)理化自學(xué)叢書(shū)』其實(shí)還有新版，即80年代的改開(kāi)版，改開(kāi)版內(nèi)容較新而且還又增添了25本大學(xué)基礎(chǔ)自學(xué)內(nèi)容，直接搞出了一套從初中到大學(xué)的一條龍數(shù)理化自學(xué)教材大系列。不過(guò)我依然選擇6677版，首先是因?yàn)?677版保留了很多古早知識(shí)，讓我終于搞明白了和老工程師交流時(shí)遇到的奇特專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)和計(jì)算模式的來(lái)由。另外就是6677版的版權(quán)風(fēng)險(xiǎn)極小，即使出版社再版也只會(huì)再版80年代改開(kāi)版。我認(rèn)為6677版不失為一套不錯(cuò)的自學(xué)教材，不該被埋沒(méi)在故紙堆中，是故才打算利用業(yè)余時(shí)間，將『數(shù)理化自學(xué)叢書(shū)6677版』上傳成文字版。?

第六章光的波動(dòng)性

【山話||? 本系列專(zhuān)欄中的力單位達(dá)因等于10??牛頓；功的單位爾格等于10??焦耳；熱量的單位卡路里等于4.186焦耳；電荷的單位靜庫(kù)（1庫(kù)倫=3×10?靜庫(kù)）；電勢(shì)的單位靜伏等于300伏特。另外這套老教材中力的單位常用公斤、克等，但如今是不允許的，力是不能使用質(zhì)量單位的?！?

§6-2衍射現(xiàn)象

1、波的衍射

【01】跟干涉現(xiàn)象一樣，衍射現(xiàn)象也是波動(dòng)特性的重要表征之一。什么是波的衍射呢？波在同一均勻媒質(zhì)里傳播是沿直線方向進(jìn)行的，如果在它傳播的方向上遇到迎面擋住的孔或障礙物時(shí)，只要孔或障礙物不比它的波長(zhǎng)大很多，這時(shí)波就會(huì)明顯地繞到障礙物后面或孔的外面去（傳播路徑發(fā)生了彎曲），這種現(xiàn)象叫做波的衍射。

【02】我們先用實(shí)驗(yàn)來(lái)觀察水波的衍射現(xiàn)象。在兩個(gè)水盤(pán)里分別放一個(gè)較大的障礙物（圖6·10）和一個(gè)開(kāi)孔的屏（圖6·11），把振動(dòng)音叉的一個(gè)股接觸水面，使水面上產(chǎn)生一列水波，由于障礙物和孔都比水波的波長(zhǎng)大很多，這時(shí)只能夠看見(jiàn)波的直線傳播，在障礙物后面和孔的外面水波都不能到達(dá)，形成明顯的幾何“陰影”。再縮小障礙物和孔的線度（使它們和波長(zhǎng)相差得不太多），這時(shí)候水波就能夠繞到孔的外面和障礙物的后面去，形成水波的衍射，如圖6·12和圖6·13所示。

【03】如果把水盤(pán)中的孔換成雙孔（雙狹縫），這時(shí)候每一孔都發(fā)生衍射，從兩個(gè)孔衍射出去的水波又遇在一起，互相迭加發(fā)生水波的干涉，形成清楚的干涉花樣（圖6·14）。

【04】聲波也有衍射現(xiàn)象。一般人的聲音波長(zhǎng)約以米計(jì)，當(dāng)障礙物的大小比聲波的波長(zhǎng)長(zhǎng)很多的時(shí)候，例如人在城墻的一面喊話，在城墻的另一面的人即使在夜深人靜的時(shí)侯，也不能聽(tīng)見(jiàn)；如果是隔著一層很厚但不太高的圍墻，那么在墻的一側(cè)喊話，另一側(cè)的人就能聽(tīng)見(jiàn)，這就是聲波繞過(guò)不太大的障礙物的衍射現(xiàn)象。同樣，當(dāng)門(mén)窗開(kāi)著的時(shí)侯，房間里的人喊話，房門(mén)外的人也能夠聽(tīng)見(jiàn)，這也是由于聲波通過(guò)門(mén)或窗（它們的線度跟聲波的波長(zhǎng)相差不多）時(shí)發(fā)生衍射的緣故。

2、光的衍射

【05】光既然具有波動(dòng)性，那么在一定的條件下，是不是也能夠發(fā)生衍射現(xiàn)象呢？

【06】實(shí)驗(yàn)結(jié)果作了肯定的回答。

【07】讓點(diǎn)光源 S 照射在一個(gè)大小可以伸縮的圓孔上（圖6·15(a)），開(kāi)始時(shí)，孔的直徑比光的波長(zhǎng)大得多【光的波長(zhǎng)很短，可見(jiàn)光的波長(zhǎng)范圍約在 4000~7700 埃左右。埃是長(zhǎng)度的單位，1 埃＝10?? 厘米】，在孔后面的屏上得到的是一個(gè)明亮的光斑，這說(shuō)明光是沿著直線傳播的，如圖6·15(b)所示。逐漸縮小孔的直徑，直到孔的直徑比光的波長(zhǎng)大得不多的時(shí)候，光就開(kāi)始繞到孔的外面，在屏上形成衍射花樣，整個(gè)衍射花樣的面積比原來(lái)的光斑大很多，它說(shuō)明這時(shí)光已經(jīng)不沿直線傳播了（如圖6.15(c)所示）。

【08】如果讓一個(gè)有直線燈絲的光源照在一個(gè)狹縫上，當(dāng)縫的闊度比較大時(shí)，狹縫后的光屏上有一條輪廓分明的光帶，如圖6·16(b)所示。逐漸收縮狹縫的寬度，光屏上就會(huì)出現(xiàn)象圖6·16(c)所示的衍射花樣，當(dāng)中一條光帶最亮，旁邊的光帶就比較暗。

【09】平時(shí)我們要看見(jiàn)光的衍射現(xiàn)象也并不困難，只要把兩支圓桿鉛筆并攏來(lái)，形成一條狹縫，然后通過(guò)狹縫來(lái)看細(xì)長(zhǎng)的光源，（簡(jiǎn)單的辦法是在紙片上切一條長(zhǎng)孔，把它對(duì)著電燈，被電燈照亮的長(zhǎng)孔就成了一個(gè)狹細(xì)的光源）就能看到衍射的花樣。隔著篾子或細(xì)麻紗手帕來(lái)看光源，也可以看見(jiàn)光的衍射現(xiàn)象。

【10】光通過(guò)大小跟光的波長(zhǎng)相差不太多的細(xì)小物體時(shí)，也要發(fā)生衍射現(xiàn)象，這就限制了顯微鏡成象的清晰性，從而也限制了顯微鏡的放大倍數(shù)。顯微鏡成象首先要用光把標(biāo)本照亮，然后從物體各部分反射出來(lái)的光通過(guò)透鏡成象.如果物體太小，光照上去會(huì)引起衍射現(xiàn)象，從而產(chǎn)生衍射花樣，那么就不可能通過(guò)透鏡形成它清晰的象來(lái)，這時(shí)候即使增加放大倍數(shù)也無(wú)濟(jì)于事。從這一意義上說(shuō)，光學(xué)顯微鏡的放大倍數(shù)，和把相鄰兩點(diǎn)清晰地分辨開(kāi)來(lái)的本領(lǐng)都受到了限制。我們?cè)诘谖逭鹿鈱W(xué)儀器中介紹顯微鏡的放大率時(shí)，曾經(jīng)說(shuō)明光學(xué)顯微鏡的放大率最大只能到達(dá) 3000 倍，而不能再進(jìn)一步提高，主要也就是這個(gè)道理。

【11】光的衍射現(xiàn)象，再一次證明光具有波動(dòng)性。