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破解光的秘密(2)(组图)

http://www.sina.com.cn  2004年11月24日 11:45  《少年科学画报》 
爱因斯坦
不同的光干涉图样
激光管
看不见的光--红外遥感照片
牛顿
太空激光武器

  菲涅耳的表演

  我们走路时如果碰到一棵树,会绕过树继续前行。水波和声波也有绕过障碍物的本领。光有没有绕行的本领呢?在人们的印象中,光从来不绕弯,它就像个愣头青,只会直直地向前冲。

  1660年,意大利科学家格里马尔迪发现了一个奇怪的现象。他在一间小黑屋的门上钻了一个小圆孔,让光透过小孔射到墙上。在透过小孔的光束中,他立了一根细细的木杆,这时,墙上出现了一个奇妙的影子,这个影子竟然比细杆宽得多,而且在它周围还出现了几个条纹。这是怎么回事呢?格里马尔迪被弄糊涂了,他把这种现象叫做“光的衍射”。

  有意思的是,150年后,在法国巴黎举行了一场光的衍射大赛。比赛过程中,轮到一个叫菲涅耳的人上台了。只见他让一束光通过硬板中央的小孔后射到屏幕上。人们看到,当圆孔开得较大时,后面的屏幕上出现了一个圆圆的亮斑;随着圆孔变小,亮斑也越来越小。当圆孔缩到特别小的时候,奇迹出现了:屏幕上的亮斑不但不再变小,反而又变大了,在亮斑周围,还出现了一些明暗相间的圆环!

  众人都惊讶地瞪大了眼睛。菲涅耳笑着告诉人们,这个实验证明,光可以绕过圆孔的边缘向周围扩展,就像声波和水波那样,光也是一种波。

  挑战权威的托马斯·杨

  把两个小石子同时投到湖水中,湖面上将出现两个水圈,两个水圈越来越大,最后碰到了一起。仔细看一看:在两列水波相遇的地方出现了网状的水波纹,如同一幅美丽的图案。这种现象叫做波的干涉。除了水波可以互相干涉以外,两列声波也会发生干涉。

  光有没有干涉的现象呢?在很长一段时间里,人们都认为光不会有干涉现象,因为大科学家牛顿说过,光是一种微粒。而波是一种振动,所以,光不会产生干涉现象。

  可就在1802年,英国科学家托马斯·杨发现,光也有干涉现象。

  托马斯·杨小时后兴趣十分广泛,长大以后,他成了一个多才多艺的人。他不但会十几门外语,还能演奏好几种乐器,并且获得了医学博士学位。

  1799年,他在伦敦开了个诊所。在当医生的过程中,他对人的眼睛和光学产生了浓厚兴趣,经常把自己关在屋子里做光的实验。一次,他在一间黑暗的屋子里竖起了三个硬纸板:在最前面的硬纸板中央穿一个小针孔,在中间的纸板中央穿两个离得很近的小针孔,最后的纸板不穿孔;然后他让一束阳光照射前板针孔,光穿过中间板两个针孔后,射到后面的纸板上。这时他惊讶地看到:后面的纸板上出现了明暗相交的竖条纹,如同艺术家精心设计的一样。

  1803年,托马斯·杨在一次科学大会上讲述了他的实验。他肯定地说,与水波、声波一样,光也是一种波。当两列水波相遇时,有的波加强了,有的波减弱了,表现出振动的叠加作用。光波也是这样,明暗相交的干涉条纹就是证明。托马斯·杨的话引来了一片反对声。连大科学家牛顿都说过光是微粒,他怎么能说光是波呢?托马斯·杨坚持自己的看法。他说:“我非常敬佩牛顿,仰慕牛顿的大名。但我认为,牛顿并不是一切都正确,他也有犯错误的时候,这时,牛顿的权威就会阻碍科学的前进。”

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