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光盘怎么用(手机怎么看光盘里的内容)
棱镜,不同,光栅光盘怎么用(手机怎么看光盘里的内容)
发布时间:2020-12-06加入收藏来源:互联网点击:
上面这张照片,是在入射阳光比较强的情况下拍摄的,我们可以看出,虹的最外圈是红色的。同时,由于各种颜色的光都可能存在出射角A小于41度的情况,因而在虹的内部,我们可以看到很强的白色光。
对于霓而言,某一颜色光的出射角B存在一个极小值,而各种颜色的光都可能存在出射角比较大的情况。我们可以看出,在霓之外,也存在多种颜色混合而成的白光。
有趣的是,在虹和霓之间的区域,观察角大于虹的出射角极大值,而又小于霓的出射角的极小值。太阳光照射到那里的水珠上,却不会反射回给观察者,因而这个区域是一个暗带。我们通过与其他区域比较不难看出这一点。
人们经常会问,为什么彩虹是圆弧形的,作者以前在《知识分子》公众号写过一篇文章,大家可以刨出来看,由于篇幅原因,这里就不再重复。
光栅
光栅是一种有着周期性透光或反射结构的光学元件。这种周期性结构很像平时见到的栅栏,只不过光栅的结构非常细小。高级的光栅往往是用精密机床在玻璃等材料上刻制,但科学用品商店有时可以买到用胶片制作的光栅。
白色光透过光栅会被分解开来,这是由于光在被光栅周期性结构遮挡后,发生衍射与干涉所致。衍射与干涉现象与光的波长有关,不同波长或者颜色的光透过光栅后,在不同的角度互相叠加而加强,而在其他角度互相抵消,这就使得白光被分解。将光栅粘贴在手机照相机的前面,在一间暗黑的房间中,点亮一盏卷管式的气体放电节能灯。手机的镜头不要直接对着灯,而应偏开一定角度,对着比较暗的背景,这时我们可以拍摄到很多个彩色的节能灯。
各种气体在节能灯的灯管当中放电,这种情况下往往会激发出若干很强很窄的谱线。从某种意义上说,我们看到的节能灯,实际上可以看成是有很多个不同颜色的节能灯叠合而成的。经过光栅,这些不同颜色的光,向着若干不同的角度传播出去。这样一来,我们就可以拍摄到上图中的这种现象。
在我们的印象当中,光栅是细小精密珍贵的。然而在事实上,一些比较粗大的周期性结构,也同样可以产生干涉和衍射现象。比如我们可以利用普通的窗纱,观察到相应白光分解现象。
用有长焦镜头的照相机,拍摄夜间到远景。当房间的窗户完全打开时,拍到的景象如下图所示。
同样的景色,如果隔着纱窗拍摄,就会得到下面的照片。我们看到远处的灯光朝四个方向展开。这些光芒是一段一段的,每一段都呈现彩色。窗纱是方格状的,是一种二维光栅,因此其衍射干涉的图样是向四个方向延伸的。
我们知道,一种波长的光透过光栅时,有时会在不只一个方向上互相加强,形成很多级的极大。光栅的结构越细,则极大之间的夹角就越大,反之结构越粗,这些极大之间的夹角就越小。
窗纱每根丝之间的间距比较大,因此极大之间的夹角相对比较小,因此我们可以在一个不大的角度范围内看到很多个极大。不过,由于极大之间的夹角比较小,因而用肉眼观察时往往不易发现光芒中存在的彩色。这就是为什么我们的照相机要用长焦镜头,长焦镜头起到放大视角的作用。实际上,我们用望远镜来观察远处的夜景,也可以看到同样的现象,望远镜也是一种放大视角的装置。
早几年,我们用光盘来存储音乐,电影或其他数据。光盘上有着很细密的圆形刻纹,因此是一种很好的环形光栅。利用光盘,可以做很多有趣的光谱分析实验。
大家可以带着孩子做个简单的实验。将一个光盘平放在桌面或地面上,旁边放一叠书。把手机照相机开到拍摄视频的模式,并且打开照明用的发光二极管。
将手机平放在书堆上,以保持稳定,且镜头垂直向下,对着光盘的中心。细心地调整手机与光盘的相对位置,就可以看到光盘上显示出了发光二极管的光谱。
我们可以看到,发光二极管的光谱不是均匀连续的,其中存在比较强的蓝色,而从红到绿则是相对较暗的宽带。很多白光发光二极管实质上发蓝光的,只不过在器件中添加了某些荧光材料。这种荧光材料吸收波长比较短的蓝光,转换成波长比较长的红绿光。这样,一些不同波长的光混在一起,刺激人眼的感光细胞,我们就感觉这种光是白色的。
显然,白光发光二极管的光谱与自然白光的光谱是不同的。自然白光如太阳光,火光等源于黑体辐射,其光谱中不同波长的成分相对强度比较一致,没有某种颜色比其他颜色强很多的情况。因此,对于白色发光二极管对人眼健康是否有影响这个问题,还是应该慎重对待的。我们普通人可以做到的,是尽量避免过度使用手机或其他电子产品的显示屏,尽可能多多接触室外的自然光。
光盘中有CD与DVD两种,DVD的刻纹比CD更细,因此对不同波长的展开角度更大。不过,使用CD来做实验比较容易拍摄到完整的可见光谱,而用DVD则不太容易拍全。
如果在光盘的轴线上远处有比较小的其他光源,比如小灯泡,或者卷管式的气体放电节能灯,我们也可以拍摄到这些光源的光谱。这时手机上的发光二极管不需要打开,手机照相机只需要设置成普通的照相模式即可。
薄膜
吹肥皂泡是孩子们喜欢的一种游戏,肥皂泡经常呈现出绚丽缤纷的色彩。肥皂泡上的色彩,是一种光的干涉现象。
很多情况下,我们都能在薄膜上看到白光的分解现象。比如下雨天滴在马路上的汽油,摊成薄膜,常常会呈现出美丽奇妙的图样。
一个薄膜有上下两个表面,光照上去,两个表面都会把光反射回来。从这两个表面反射回来的光互相叠加而出现干涉现象。对于某一波长的光,在一定厚度的薄膜上下两个表面反射,这两个反射光可能加强,也可能互相抵消。反射的角度也会影响到这种加强或抵消。
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