17.5光的衍射与光的偏振

我们先来介绍下光的衍射。

我们知道，衍射是波绕过障碍外而传播的现象。基于此，我们理解光的衍射就是光绕过障碍物而传播的现象。

我们知道，波发生明显衍射的条件是，障碍物的尺寸和波的波长具有可比性的时候或者障碍物的尺寸比波的波长还小的时候，波的衍射现象比较明显。光的衍射现象也是如此。当障碍物的尺寸与光的波长具有可比性或者比光的波长还小的情况下，光的衍射现象比较明显。

拿单缝衍射来说，在缝的尺寸比较大的时候，光通过单缝时是直线传播的。当缝的尺寸减小到和光的波长差不多时，我们可以发现，虽然亮条纹的亮度降低了，但是条纹的宽度增大了，而且还出现了明暗相间的条纹，这就是光的单缝衍射现象。

对于衍射现象的研究表明，光在没有障碍物的均匀介质中是沿直线传播的。或者光在障碍物很大的时候，衍射现象非常不明显，光也是沿直线传播的。

提到光的衍射现象，就不得不提历史上著名的泊松亮斑。

法国科学家泊松认为光不是一种波，他利用他强大了理论以及计算功底，计算出来了光在圆盘后的形成的阴影，在调整光源与圆盘的距离到合适的距离的时候，在阴影中会形成一个亮斑，泊松认为这是完全不可能的。他由此就认为这样就推倒了波动说的理论。而事实上，在实验中确实发现了这一亮斑。证明了泊松的计算是正确的。

有意思的是，泊松的计算是为了推翻光的波动说，而最后，泊松的计算又恰恰证明了光是一种波，这真是一件十分有意义的事情。

为了纪念这一有意义的事件，后来科学家们把这一亮斑称为泊松亮斑。

大家看看，科学家连“错误”都犯的这么有水平，我们不得不佩服泊松强大理论以及计算能力。

接下来我们来介绍下光的偏振。

对于横波来说，即使波的波传一样，波的振动方向也可以不一致，我们把这个现象称为偏振现象，横波的振动方向称为偏振方向。

光的偏振现象是光是横波的有利证据。

当光的振动方向与偏振片的透振方向一致时，光就可以通过光偏振片，当光的振动方向与偏振片的透振方向垂直时，光就不能通过偏振片。偏振片对于光的作用就像狭缝对机械波的作用一样。

大家可以想象下，如果是纵波，由于波的振动方向与波的传播方向在一条直线上，所以不管偏振片的透振方向如何，纵波都是通过的。

实际上，只要光的振动方向和偏振片的透振方向不完全垂直时，总会有不同程度的光可以通过偏振片。不过通过的光的强度要变的弱一些。

光的偏振现象的应用有很多，比如摄影师在拍摄水中的物体或者玻璃橱窗内的物体时，由于反射光的影响而使拍摄的效果不佳，拍摄的照片就不清楚，而我们可以在镜头前装一片偏振滤光片，转动滤光片使得其透振方向与反射光的偏振方向垂直，就可以减弱反射光的影响，这样摄影师就可以拍摄出清晰的照片了。

还有就是人们在用3D眼镜观看3D电影时，3D眼镜也是一组透振方向相互垂直的偏振片。