1701077210
1701077211
图11.25 狭缝如何提高图像清晰度
1701077212
1701077213
彩虹全息使全息照片的观看摆脱了激光的束缚，成为了防伪商标、艺术作品等的宠爱。只要你留意，还能在很多地方找到它们的身影，而且能以“砖家”的身份向朋友指出其中的奥妙（就像我在本章中絮絮叨叨说的这些一样）。世界上第一本使用彩虹全息作为封面的杂志是美国国家地理杂志1984年3月号，当年刊印了一千万份，全球发行。这作为激光和全息历史上的一件里程碑式的事件永垂科技发展史。我一直想买一本回来珍藏，写作本章时终于付诸实践，请见图11.26（价格很便宜，大家从国内的网站上也能买到）。说起来这本杂志可能比我稍微年长几天，我得尊称一声大哥了。有趣的是，这期杂志前一小半是关于中国少数民族的生活，有很多精美的照片，后一小半才是关于激光以及全息技术。当我小心翼翼地翻开它，闻到的是1984年新春的味道。
1701077214
1701077215
1701077216
1701077217
1701077218
图11.26 第一本彩虹全息封面的杂志
1701077219
1701077220
[1].注意，历史上Benton先生最早发明的并不是用一块透镜来成实像，而是通过更为复杂的所谓“两步法”来达到这个目的。这种使用透镜成实像的方法称为“一步法”，是其他工程师对Benton先生方法的改进。
1701077221
1701077222
1701077223
1701077224
1701077225
我们都是科学家：那些妙趣横生而寓意深远的科学实验（修订版） [:1701074936]
1701077226
我们都是科学家：那些妙趣横生而寓意深远的科学实验（修订版） 12 五角星引发的物理学
1701077227
1701077228
1701077229
1701077230
一分钟简介
1701077231
1701077232
本章由分析五角星中涉及的光波的衍射现象入手，指出只有5个角的星星是不存在的，并通过亲手实验来证明这一点。由此引申开去，将介绍两个在人类对光本性的认识过程中有着划时代意义的实验—泊松亮斑和迈克尔逊干涉仪。通过亲手实践，我们来感受光的脉搏。
1701077233
1701077234
闲话基本原理
1701077235
1701077236
世界上很多国家的国旗里都有五角星，例如我们的五星红旗、美国的星条旗等，可见人类对于星星长什么样的认识是一致的。可是为什么星星要有角，而且还是5个呢？如果你的脑海深处还保存着儿时在晴朗的夏夜观看漫天繁星的情景，那么你一定记得星星们都是一闪一闪，光芒四射的。恰如古人云：“天上星星亮晶晶，一闪一闪像眼睛。”[1]星星闪烁是因为大气的流动，扰动星光，从而使得星星的形象忽明忽暗。光芒四射则是因为人眼的瞳孔并非完美的圆形，而是稍微有些棱角，这些棱角对一个点光源形成了衍射而造成了星星周围的光芒。就像图12.1所示的夜晚灯火，在相机多边形的光圈的衍射下，形成了美丽的图案。所以我们感觉到星星长的“角”就是来自瞳孔的衍射。
1701077237
1701077238
1701077239
1701077240
1701077241
图12.1 灯光在多边形光圈的衍射下形成的图案
1701077242
1701077243
但是，为什么我们要给星星画5个角，而不是更多或者更少呢？从审美上说，5个角看起来很稳定，像一个人一样，有头，双手和双脚。而且5个角绕着圆周均匀分布，也不会显得拥挤或者稀疏。然而，从光的衍射理论上说，5个角是不正确的，无论人眼瞳孔的形状如何，都不可能出现5条衍射光芒。下面我们通过亲手实践来证实这一点。
1701077244
1701077245
我们高中时都学过光的单缝衍射，如图12.2所示，把两块刀片吸附在一块磁铁上，调整刀片之间的距离，然后用激光二极管发出的激光通过这条狭缝照射到墙上，我们就能看到美丽的单缝衍射图案。可以认为，光波是个叛逆的文艺小青年，你越是约束它，它越是天马行空地乱跑。所以当我们用狭缝在水平方向上给予约束时，它就在水平方向散得很开，形成了两道光芒。
1701077246
1701077247
1701077248
1701077249
1701077250
图12.2 光的单缝衍射
1701077251
1701077252
想象一下，如果我们把两条狭缝垂直的放在一起，从竖直方向也约束激光，那么可以预见，它会在竖直方向也散得很开，形成4道光芒，如图12.3所示。
1701077253
1701077254
1701077255
1701077256
1701077257
图12.3 矩形孔的衍射图案
1701077258
1701077259
根据目前的实验结果我们可以总结一下，两条边的狭缝形成两道光芒，4条边的小孔形成4道光芒。那么我们有理由相信，3条边的小孔形成3道光芒，5条边的小孔形成5道光芒。我们来试试看，图12.4展示了一个三角形小孔的衍射图案，哈！我们看到了6道光芒！