為什麼光的衍射會受到波長的限制?袁燦倫2018-12-28 15:00:16

為什麼光的衍射會受到波長的限制?

謝謝邀請!

這個問題要看是誰提出來的,我的回答態度就有所不同。還好,不是我的熟人提的,我就可以說得直白些。

提問者雖然有很長的描述,在描述中已說得清楚了,回答也就多餘了。可能是提問者沒有領會波的特性。

衍射是波的特性之一

所有波的衍射效果都與波長和障礙物或縫隙的寬度有關,這是波的特性。

為什麼光的衍射會受到波長的限制?

為什麼光的衍射會受到波長的限制?

衍射,指的是波能夠繞過障礙物或縫隙後,繼續傳播的現象。

簡單的說,就是波能夠轉彎。

為什麼光的衍射會受到波長的限制?

當障礙物或縫隙的寬度小於波長時,衍射效果才明顯。

至少寬度和波長相差不大,否則就繞不過障礙物或穿不過縫隙。

為什麼光的衍射會受到波長的限制?

機械波

機械波,如水面波(橫波),能夠繞過水麵的石頭或木樁,或穿過狹窄的區域,繼續傳播;水中波(縱波),也一樣繞過障礙物或孔縫,繼續傳播。聲音(縱波)繞過牆,或穿過門窗,繼續傳播,看不到的人也能聽到。

為什麼光的衍射會受到波長的限制?

我們經常聽到很遠的大貨車發動機低沉的聲音,低沉的聲音訊率低,波長就長,衍射效果就越明顯,越容易轉彎,傳播得就遠。海潮或海嘯的波頻率低,波長就長,容易繞過複雜的海灣海峽,傳播得很遠,海嘯的破壞範圍很廣。

為什麼光的衍射會受到波長的限制?

為什麼光的衍射會受到波長的限制?

電磁波

無線電波(橫波)能夠翻山越嶺傳播,我們才能在偏僻的地方收聽到收音機,看到電視,使用手機。

為什麼光的衍射會受到波長的限制?

無線電波是電磁波,無線電臺的電波頻率低,波長就長,能繞過複雜的地形傳播得很遠,收音機容易收聽;無線電視臺的電波頻率稍高,波長就稍短些,衍射效果就稍差些,需架設室外天線,接收效果才好;無線電話(手機)也是同樣的道理;雷達用的電波波長更短,衍射效果不明顯,不容易轉彎,幾乎是直線傳播。

為什麼光的衍射會受到波長的限制?

為什麼光的衍射會受到波長的限制?

光是一種電磁波,可見光的波長範圍是380~780nm,波長越短,衍射效果越不明顯,越不易轉彎,就表現為直線傳播。在日常生活中,這個寬度很小,這樣的障礙物或縫隙很少,就難見到光的衍射現象,看到的是直線傳播。

為什麼光的衍射會受到波長的限制?

惠更斯提出光的波動學說後,托馬斯。楊在實驗室裡,用蠟燭光透過小孔,首次觀察到可見光的衍射現象,證明了光的波動學說。

為什麼光的衍射會受到波長的限制?

紫外光和X光的頻率更高,波長更短,更不易觀察到衍射現象,用晶體的晶格作為衍射光柵,才能觀察到。

為什麼光的衍射會受到波長的限制?

電子波

另外,電子也具有波動性,但真空中加速的自由電子的波長一般為0。01nm,就更不容易產生衍射現象,戴維孫和革末用在真空中加速的自由電子打在鎳單晶上,衍射後再反射到熒光屏上,首次觀察到了電子的衍射現象。

為什麼光的衍射會受到波長的限制?

為什麼光的衍射會受到波長的限制?

電子雙縫實驗

順便說一下,後來有人聲稱,做成了電子的雙縫干涉實驗,據說很神奇,試想一下,要製備出寬度為0。01nm的單縫都是不可能,更何況是雙縫,可能嗎?

以為電子像足球啊,實驗臺像足球場啊,縫隙像足球門啊?還要安裝兩塊擋板和兩臺攝像機?供人去控制和觀察?

可笑至極!

之所以,電子的雙縫干涉實驗,其真實性的機率可能小於0。01%!

歡迎討論和質疑!

為什麼光的衍射會受到波長的限制?沙沙狐狐2018-12-28 14:05:16

謝邀。答:這是一個極其複雜的光學問題,關係到了光的本質!為了簡單易懂,我們迴避以太物質問題,只討論光在空氣中的傳播情況,也就是,我們以空氣為光傳播媒介來解釋這個問題!

“光”,其實就是空氣的“振動”,這種振動包含有多種頻率和不同振幅!我們目前用頻率和振幅來描述波的特性,並認為,頻率決定波的性質,振幅決定波的能量。其實,對於特定物質,振幅也會影響頻率的,因為振幅越大,(空氣)質點執行週期越長,頻率就越低!因此,高頻波的振幅一定很小,這樣就能透過小孔而不受影響。小孔一樣含有空氣,波動就會繼續帶動周圍空氣振動,並形成不同波形(惠更斯)。其實,這種衍射仍然是波的干涉現象!比如彩虹、三稜鏡的分色、萬花筒、繞過障礙物、雙縫干涉等,都是光源(振動源)在穿過不同形狀的空氣時,波動的變化,和互相的干涉!

需要注意的是,我們所說的波長,是人為描述波動形狀的物理量,空氣的振動並不是一定要有這樣的波長、頻率與振幅之間的關係的!電弧花和閃電就是隨機的,也不好計算和描述,我們就認為這類光(源)含有多種頻率和波長。其實,它們就像水中的波浪一樣,不過是平靜海洋的“驚濤駭浪”而已!

為什麼光的衍射會受到波長的限制?

為什麼光的衍射會受到波長的限制?

為什麼光的衍射會受到波長的限制?

為什麼光的衍射會受到波長的限制?

為什麼光的衍射會受到波長的限制?語境思維2018-12-28 14:04:51

謝謝邀答。題主觀若洞火,好難的問題。

題主的背景資料,可參考下圖。

為什麼光的衍射會受到波長的限制?

調節狹縫的遮擋屏,相當於一個水庫大壩。

為什麼光的衍射會受到波長的限制?

單色光發生器發射的鐳射束,相當於大壩上游有水壓,光波有光壓,只要開閘就會噴射。

透過狹縫的光子噴射流,會激發狹縫之後的場介質,重新形成一圈圈波陣面。就有了衍射。

為什麼光的衍射會受到波長的限制?

光波或電磁波,與常規流體的邏輯一樣,是激發真空場介質形成的“介質流”。

光子,是介質流的量子,不是像一節正弦波,而是像一個漩渦球。光子的半徑:r=λ/2π。

光波,是一個球面波,是一圈圈的波陣面之大量光子之間,徑向有序的依次推湧。

為什麼光的衍射會受到波長的限制?

▲光子也不像一個個螺線圈。

若光波較短,光子半徑較小,則狹縫半徑要做得窄一點。過寬了就不會有噴射效應。

若光波較長,光子半徑較大,則狹縫半徑要做得寬一點,過窄了光子通不過,也不會有噴射效應。

物理新視野,旨在建設性新思維,共同切磋物理/邏輯/雙語的疑難問題。

為什麼光的衍射會受到波長的限制?程俊傑705590972018-12-28 12:57:48

老師邀請,不勝榮幸,雖然忙也必須拿點拙見出來。

其實,光波的衍射不受波長限制,為什麼實際實驗受呢?因為波的能量級不同,也就是說,電磁波強度不同。

想明白這麼微觀的東西,就找宏觀現象參考,比如水波!

水波的干涉問題,如果水波傳遞沒有能量損失,那再弱的水波,在有障礙物阻擋以後,也可以在無限遠處干涉。實際並不可能,因為水波傳遞能量是減弱的。

同理,光波,震源能量決定了他在介質傳播過程的能量強度,被“縫”阻礙後,有能量損失,如果波長太長,如同水波,小的障礙物後,看不到變化,因為“重疊”了。或者說,兩波正相干了啊而且波長基本不變,那和一個波沒太大區別。如果多孔洞的橋墩干擾,橋墩越密集,後面干涉的水波越“雜亂”,相干退相干嚴重,比如把橋墩換成網子,那後面都沒有水波啦。

我認為光波也這樣,縫粗了不行,細了其實也不行,奈米級的縫,也做不到啊。

再說了,光波的光子,壓根不是一樣的,粗細不同的縫,就限制了一部分“大”粒子了。所以我個人認為,電子震盪頻率夠了,電子自己也是光子,對光子的認知,不能當量子看!

說的很亂,表達能力問題吧。

光波衍射,和光的強度以及光子“型號”有關,體現出來和“縫”“波長”有關,很正常。

震盪中震源相同,質點質量越大粒子,振幅越小,頻率趨向變慢,波長就變了,質量越小,振幅越大,頻率趨向變快,波長趨向變短。光的色散其實也就這麼回事的。

希望對老師您有幫助

為什麼光的衍射會受到波長的限制?熵增的天敵2018-12-28 13:09:33

很簡單,光是電磁波,不是粒子,閣下一直堅持光“粒子”說當然就山窮水盡了

為什麼光的衍射會受到波長的限制?

為什麼光的衍射會受到波長的限制?花落誰家苑2018-12-27 11:44:22

就像半徑和圓球的關係

半徑越小 圓球的曲面就越明顯容易觀察

當半徑像地球這麼大,不容易觀察到曲面,球面可以看做是平的

波長並沒有限制衍射的發生,衍射隨時都有-球面都是曲的。

只是小孔

近波長時衍射更明顯好觀察

其他情況不好觀察不能等同於沒有

為什麼光的衍射會受到波長的限制?維度開拓者2018-12-28 09:44:09

其實光是介質波,是真空介質波,是靠真空介質波動傳播的,它是一個波長的光量子組合波,一道光中有無數個光量子。光在波長範圍內表現出波的性質,就會發生波的衍射,大於波長的範圍變得像粒子性質,就不會發生衍射。這就是光的波粒兩相性。電磁波也是這個道理,短的電磁波表現的像光可以直線傳播和反射,長波電磁波就不一樣可以繞過阻擋物發生衍射。

為什麼光的衍射會受到波長的限制?格斯巴金2018-12-27 12:54:33

因為光是粒子不是波。