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请求物理学教授、专家帮忙解释一个光学现象
[楼主] 作者:向往公平自由  发表时间:2011/03/21 01:24
点击:2930次

本人在做实验过程中,偶然发现了以下一些现象,并做了这方面的实验,虽然做了这几个实验,本人也苦思了三个月左右,但是至今仍找不到答案。可能因为我的知识有限,所以这里我公开这些实验,让一些光学的高手帮忙解释这些现象。谢谢!

    实验发现过程,本人做光的衍射实验过程中,无意把激光笔照射到衣柜门上。然后,就发现了一些我认为比较异常的现象。为了弄明白这些现象,我另外做了一些比较简单的实验,但是仍无法弄明白,这些现象的实质。其中的一部分实验图象如下:

其实验解释及一些图像可在以下网址查找到:http://blog.sina.com.cn/s/blog_546920880100rsh5.html>

因本人才疏学浅,对这实验无法作进一步解释,请朋友们帮忙解释一下,或者也许这是一个新的物理现象。

本帖地址:http://club.xilu.com/hongbin/msgview-950451-242456.html[复制地址]
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 [2楼]  作者:541218  发表时间: 2011/03/21 11:30 

这现象很简单!

属于光子的小孔衍射现象;光子通过小孔(笔尖开口)的小孔衍射现象……问题就这么简单!你却苦苦思索了三个月!半秒钟的问题。

你也许也知道 小孔衍射呈环纹 狭缝衍射呈条纹 但是 你并没有找到 这里的“小孔”究竟在何处?其实 这 “小孔”就在笔尖!

你的确 才疏学浅 考虑问题不周密 明明是小儿科的问题,你却大惊小怪 白白浪费了许多精力和时间; 你不适宜搞理论探索 浪费精力和时间 你属于刘武清式的人物 严重缺乏物理洞察力 你还是搞一些实用新型吧 忠言逆耳!良药苦口!
[楼主]  [3楼]  作者:向往公平自由  发表时间: 2011/03/21 12:00 

初步看上去,的确像是小孔衍射现象。但2楼的朋友有没有考虑过,用激光垂直照射在小孔上时,的确可以得到一个圆环,但如果不是垂直,是倾斜的情况下,是否也会得到一个圆环,还是得到椭圆环,问题是现在倾斜射入时仍然得到一个圆环而不是椭圆环。如果真是小孔衍射现象,那么移动激光时,上图不能再保持一个圆环形,但事实上,它是一直保持成圆环形。另外为什么是一个圆环,而不是多个圆环。如果是小孔衍射,又是什么东西能保证激光移到那里,那里就一定有一个小孔,而且只是一个小孔,而不是多个。
 [4楼]  作者:xhzjzs  发表时间: 2011/03/21 12:51 
 [5楼]  作者:xhzjzs  发表时间: 2011/03/21 14:00 
 [6楼]  作者:xhzjzs  发表时间: 2011/03/21 14:02 

还不能判定是不是王飞的号。

※※※※※※
天地之道,以阴阳二气造化万物。是故易有太极,是生两仪。两仪生四象,四象生八卦。
 [7楼]  作者:张崇安  发表时间: 2011/03/21 14:47 

对【6楼】说:
向往公平与自由肯定不是王飞,两人的观点根本不同,你可别乱封!
 [8楼]  作者:xhzjzs  发表时间: 2011/03/21 15:21 

对【7楼】说:
没封。就是王飞也可以,只有他讨论物理问题。

※※※※※※
天地之道,以阴阳二气造化万物。是故易有太极,是生两仪。两仪生四象,四象生八卦。
 [9楼]  作者:541218  发表时间: 2011/03/21 16:16 

对【3楼】说:
移动激光笔,就等于光源与小孔始终保持相对静止,只是光屏在移动而已;也只是 光屏在改变倾斜角而已。你可以去做小孔衍射试验  依然以你那厨门为光屏  也可以通过移动 、倾斜 等对比试验来加深理解   你可以选用普通的点光源 如发光晶体二极管所激发的光  穿过小孔映射在你那厨门上  你就会通过比较而恍然大悟…………
[楼主]  [10楼]  作者:向往公平自由  发表时间: 2011/03/21 16:50 

在这方面我也曾考虑过。但是,正如我所说的一样,整个烤漆衣柜门上,玻璃是没有小孔的,而有小孔的只剩下烤漆面。那么整个烤漆面是如何保证激光照射的每个地方都能有小孔,且只有一个小孔而不是多个。另外你可能误解了我的意思,我说的激光移动,意思是激光在充满小孔的烤漆面上移动,即激光从一个小孔移动到另一个小孔上。假设两个小孔是紧靠着的,就算不是紧靠着至小它们之间的距离小于激光光斑的直径(如果它们之间的距离大于激光光斑的直径这种情况,有可能激光照射在这些地方,就不会有圆环光环),那么当激光移动时,激光从一个小孔转换到另一个小孔时,其图形绝对不是单个小孔衍射图形。我的实验不是把有发现圆环的地方就摆出来,没有发现的地方就不说。而是所有地方都呈现圆环光环。正因为如此,所以我排除了小孔衍射的可能性。当然,是否有其它特殊情况我没有考虑到的,我也有不敢保证,但在我的知识面范围内,我暂找不到任何特殊的案例表现如此情况的。所以我才把实验摆出来求助。谢谢你的回贴。
[楼主]  [11楼]  作者:向往公平自由  发表时间: 2011/03/21 17:33 

另外,如果是小孔衍射,那么我们把激光照在衣柜门上时,怎么保证每次都照在小孔上,而不是照在小孔与小孔之间。且类似的实验,我曾拿镜子、画镜等等做过实验,都没有出现圆环光环。而拿类似于磨砂玻璃(因为不知它是什么做成,看上去就像在玻璃上涂一层白乳胶,所以没有提出来)也出现这种圆环光环。看来,不是玻璃的问题,是玻璃上涂一层的材料的问题。
 [12楼]  作者:references  发表时间: 2011/03/21 17:50 
 [13楼]  作者:references  发表时间: 2011/03/21 18:19 

一个简单的日晕现象还把论坛高手给难住了,你那门子就象压缩大气,主因是那层烤漆颗粒就象无数的反光小球面,烤漆颗粒就象大气中的小冰晶颗粒,当你从正面射光看圆环,就象在太空看日晕,当你从背面射激光看圆环,就象在地球上看日晕,当然,其物理机制是复杂的。各个层面的入、反射为次级光发射源,它们之间存在一系列干涉、衍射综合统计表象。我相信你那门上没有小孔!平时晩上看远处的车灯只有一个光环,等到车近时发现两个分离的光环。
 [14楼]  作者:张崇安  发表时间: 2011/03/21 19:30 

牛顿一生都在做光学实验,仔细的观察,不断的思考!向往公平与自由在勤奋的做实验,令人感动!
 [15楼]  作者:张崇安  发表时间: 2011/03/21 19:35 

光是大量的有空间结构、间隔、密集度不同的粒子群组成,射向的板面也是各种间隔的分子、原子,光粒子群打入这些分子后,有散射、中心力场作用、次级发射、透射等等现象,很复杂。同意reference的看法。
[楼主]  [16楼]  作者:向往公平自由  发表时间: 2011/03/21 19:59 

多谢references的解答,现在来说,答案只能初步认为这个现象是类似于日晕的现象了。不过,这个答案我不太满意,并不是不相信references的解释。是因为无法从原理上真正理解这个现象,只能大概用日晕的现象去解释。当然,我仍有一些怀疑,烤漆门上所有的烤漆颗粒真的能象大气中的小冰晶颗粒一样,形成规则的折射或反射吗?在未解开真相前,我只能暂时相信references的说法。真诚感谢references的解答!
[楼主]  [17楼]  作者:向往公平自由  发表时间: 2011/03/21 20:39 

另外,我多嘴问一句references或者了解日晕的朋友:如果太阳不是近似圆形,而是典型的椭圆形的话,那么这样的太阳形成日晕的形状是圆形还是椭圆形呢?有哪位朋友能够画一下日晕的原理图给小弟学习吗?不胜感激!!
[楼主]  [18楼]  作者:向往公平自由  发表时间: 2011/03/21 23:46 

认真对此现象作进一步深层次的思考,使用激光倾斜一个较大的角度后,射到烤漆玻璃衣柜上,这时可见到光斑呈现明显的椭圆形,但是光斑外仍可见清晰的圆形光环。我觉得这个现象,如果使用日晕现象去解释,比较欠强。如果激光照射在烤漆颗粒上,从而形成规则的折射或反射的话,那么按照一般折射或反射的原理,光斑外的光环,应该是与光斑形状相似,假如会形成椭圆形光环。但是实际上不是这样,所以我觉得这个解释比较欠强。谢谢回贴
 [19楼]  作者:541218  发表时间: 2011/03/22 10:22 

你并不了解“小孔衍射”!

“小孔衍射”是指一束平行光(激光)透过小孔(笔尖孔)照射在光屏(柜门)上 不仅出现光斑 还出现光环的现象。

你若依然不明白,你可以用带小孔的铁皮(距离要稍微远一些)遮挡小灯泡(选用发光二极管,因为这样就会近似点光源),照射在柜门上 一定也出现光环

这发光二极管 就是节能灯常用的那些发光二极管,手电筒常用八个发光二极管排成点阵联合发光。你只选取其中一个发光二极管即可。
 [20楼]  作者:references  发表时间: 2011/03/22 11:41 

你思考了三个月,我只想了三分钟就回答。“我相信你那门上没有小孔!平时晩上看远处的车灯只有一个圆光环,等到车近时发现两个分离的光环。”——看远处的车灯时,两个车灯近似呈现为一个橢圆,而在橢圆光斑外也是一个大的圆形光环,特别是在有薄雾时最明显。你的烤漆颗粒主要产生散射光线,它与玻璃各个层面的入、反射次级光发生复杂的光学作用(现不可能也无时间画出具体的光路图),所看到的圆环是这些光粒子群体的综合出现——同时在这个环区域出现的几率较大。
[楼主]  [21楼]  作者:向往公平自由  发表时间: 2011/03/22 12:33 

并不是小孔衍射,这一点可以明确,因为你无法解决“如果是小孔衍射,那么我们把激光照在衣柜门上时,怎么保证每次都照在小孔上,而不是照在小孔与小孔之间。”这个问题。
同时也不是日晕现象造成的。references在20楼所提到的现象,是因为车灯光线与‘薄雾’(造成日晕现象的颗粒)垂直所致。不能与‘激光倾斜一个较大的角度后,射到烤漆玻璃衣柜上’相比,因为烤漆颗粒所在的平面与激光与倾斜的,导致激光照射在烤漆颗粒所在的平面上时形成椭圆形,不管你所提的折射、反射等现象如何复杂,首先要满足一点,就是椭圆形上光斑的每一点都能得到相同日晕现象,那么如何解释光斑外的可见清晰的圆形光环,不是应该是椭圆形光环吗。你要了解烤漆颗粒所在的平面只是一个平面,不像日晕所形成的条件。
[楼主]  [22楼]  作者:向往公平自由  发表时间: 2011/03/22 12:51 

当然,references提出是日晕现象后,我经过查询相关的资料,同时自已亲身体验过(如20楼所说),曾一度以为已找到答案。但是请提出日晕现象留意,烤漆颗粒所在的平面只是一个平面,那么,所照射在烤漆颗粒平面上每一个光点所处的条件都一样,都能发挥相同的作用,既然照射在烤漆颗粒平面上的光斑是一个椭圆形,为什么就不会呈现一个椭圆形的光环而是圆形?只要references提出是日晕现象能解决这一点,那么这个解释基本上没有问题了。如果日晕现象无法解释这一点,那么它就可能不是日晕的现象或者类似于日晕等现象。
 [23楼]  作者:references  发表时间: 2011/03/22 14:32 

楼主,我已找到了答案,烤漆颗粒所在的平面是在一个平面上,光所照射在烤漆颗粒平面上每一个光点所处的条件都一样,都能发挥相同的作用,不论是椭圆的长轴还是短轴方向上,光线数相同,只是光度学照度不同,在椭圆的长轴上的各光点对自身轴光环有贡献,也同样对短轴方向上有相同贡献,既然照射在烤漆颗粒平面板上的光斑是一个椭圆形,为什么就不会呈现一个椭圆形的光环而是圆形?我提出是日晕现象能解决这一点,这里有个物理学线度问题,只要光斑椭圆的长轴与短轴之差值与光圈(或环)的几何径长相比可以忽略情況下,它的光群统计出现为一个环状,如果光斑椭圆的长轴与短轴之差值与环的几何径长相比不能再被忽略情況下,光圈不再是圆环。如果有两个太阳靠在一起呈椭圆光斑,日晕现象同样是个圆环。我就解答到此,如果杨发成解答肯定更详细、具体些。你在理论上下些工夫才行。
[楼主]  [24楼]  作者:向往公平自由  发表时间: 2011/03/22 15:15 

线度?请问23楼的朋友,需要相差多大的尺寸才能影响到光环的形状。朋友有没有看过我这个网址(http://blog.sina.com.cn/s/blog_546920880100rsh5.html)上的图4这幅图,这幅图上长轴与短轴之差与光环的直径相比不算小了,如何忽略不计。更何况,激光倾斜更大时,长轴与短轴之差比图4更大的情况下仍可呈现圆环状。本来,光斑与光环的直径相差不算小,当激光以将近80度的角度照射在烤漆颗粒平面时,其长轴与短轴长度之差绝对大于直射时光斑的直径,甚至有可能是两倍以上。这样的大小,如何能忽略不计。朋友,我摆出来实验是要求求助,不是求骂。你提出来的解释,我只是按理直说,并没有任何针对的意思。而且我非常希望你所说的道理真的能解释这个现象,也能帮忙我解决了一个疑问。听我说,这个问题真的不像你想的那么简单。请深思熟虑后再作回答吧。谢谢!
[楼主]  [25楼]  作者:向往公平自由  发表时间: 2011/03/22 15:36 
 [26楼]  作者:references  发表时间: 2011/03/22 16:45 

我想问你,斜射的椭圆形光斑产生的光环比直射的大些,并且不很明亮比直射时?如果没有那层烤漆颗粒作反射,圆环现象根本体现不了。
 [27楼]  作者:references  发表时间: 2011/03/22 17:11 

一个汽车两盏前大灯,两灯相距是灯直径的十倍左右,两灯连线处被光淹没,就象一个椭圆光斑,在远处只能看到一个较暗的大光环,与你实验相似。你实验是玻璃与烤漆颗粒平面共同作用的结果。如果你把烤漆喷在木板、铁板上再做类似实验,还有圆环吗?平时为什么天天没看到日晕?因为高空没有特殊的“烤漆颗粒”存在,对吗?

[楼主]  [28楼]  作者:向往公平自由  发表时间: 2011/03/22 18:04 

如果你认为是反射作用的话,那么为什么圆环只是呈现圆形成不呈现椭圆形。当然有可能与反射有关,但并不是如日晕那样解释。因为它根本无法解释下面这句话:“所照射在烤漆颗粒平面上每一个光点所处的条件都一样,都能发挥相同的作用,既然照射在烤漆颗粒平面上的光斑是一个椭圆形,为什么就不会呈现一个椭圆形的光环而是圆形?”

你所提到的汽车灯的现象与这个不能相提并论。第一,我所说的椭圆光斑并不是‘从远处看是椭圆实际上它只是两个车灯’这种情况,它实实在在是椭圆光斑;第二,你所提到圆环,是车灯透过空气中的悬浮颗粒产生折射,从而产生类似于日晕现象的圆环,首先是透过的空气是一个立体物体,光透过空气这个立体物体时,经过多少折射及反射、如何折射或反射无从细细考察,最重要的是,不是每一次、每一个位置都可以观察到,证明它的形成与空气的悬浮颗粒排列有很大关系。而我所提的烤漆面是一个平面,激光在上面的折射或反射路线比较清晰,无需考虑多次折射或反射等现象,虽然它的表面可能有很多的结晶颗粒,但是这些结晶颗粒的排列不规则且不均匀(还未得到证明暂且这样说),如何保证每次的照射都能如‘远处观看汽车灯’一样出现圆环?如何保证激光照射的每一个地方都能产生圆环?第三,你所说的圆环,因为在远处观看,其实际尺度与车灯的距离大小是否真的如我所做的实验一样,圆环与光斑大小相差不多?这些都是令我觉得你的解释太欠强。
 [29楼]  作者:杨发成  发表时间: 2011/03/23 13:59 

楼主,你好,前两天出差去了,我刚看了一下你的实验,没时间详究,初步认为references解释是合理的,你提到椭圆光斑,显然,外围光斑亮度要弱些且直径要大些,这也是光子群体的综合作用效应。比如,日晕现象说来简单,但还没有一个人画出它的光路图,我虽然搞明白日晕光路的真正原因,又涉及到牛顿对彩虹解释的不完美性,我对牛顿有种特殊感情,即使他的解答不完善,几百年来全世界都不说我指出来干啥?对于这个自然现象的完美性解释,目前没有足够时间去作图,再者,即使解答完美也无一分钱回报,就象十五年前发表的《论极光》一文,如果把地轴北或南极偏转并指向太阳,极光则在地赤道上空出现,与地磁无关。我并没有因发现某个道理而被重视,相反,在搞到金钱才有人另眼相看。——就连舞厅座台的小J都不喜欢没钱人,我说的都是真的。
 [30楼]  作者:yanghx  发表时间: 2011/03/23 22:40 

如果烤漆是喷在玻璃上的,也许会很薄,激光会透过去一些?
经过玻璃底面反射后会在烤漆面形成光环,也许还有多次来回反射?
不过一般也只能看到前几次的来回反射?

如果烤漆是喷在玻璃后面也是一样,估计都与来回反射有关,
可以在一块玻璃后面放一块烤漆板或光滑的塑料板,用激光照射,也会出现一些光环,
有一次我用激光一个小镜子,结果反射出很多同心环,仔细检查才发现镜子上落满了灰尘,
于是干脆用砂纸把镜子打毛,结果跟落满灰尘差不多,也能反射出很多同心圆,

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