兩片玻璃加上透明膠帶就能造出彩虹?用自製裝置親眼見證光的「干涉」現象【楔形干涉】

我是 Science Trainer 的桑子研。逐工攏咧做實驗。

干焦共兩片玻璃疊做伙,竟然就會出現彩虹色的條紋——這種看起來親像魔法的現象,其實用身邊簡單的材料就做得出來。閣較神奇的是,所需要的物件干焦兩片載玻片佮透明膠帶。這擺咱欲來觀察一个號做「楔形干涉」的光學現象,用手工裝置就看會著光的神秘世界。

啥物是楔形干涉?因為光是「波」才會發生的現象

先來簡單講一下,為啥會出現這種條紋。光其實有「波」的性質。當兩片玻璃中間有一層真薄的空氣時,光會佇空氣層的上底佮下底反射。這兩道反射光重疊的時陣,若波峰對著波峰,就會較光;若波峰對著波谷,就會互相抵消變較暗。這就是干涉現象。

而且,兩片玻璃之間的空氣層厚度並無完全相仝,會親像楔仔按呢,所在無仝厚度嘛無仝。因為厚度差異,某兮色光會互相加強,某兮會互相削弱,所以咱就看著彩虹色的條紋。

其實這佮肥皂泡的彩虹色、水窪頂懸油膜的花紋,原理是完全仝款。原來這種物理現象,早就一直藏佇咱的生活內底。

裝置按怎做——材料干焦四項

這擺使用的是兩片較大的載玻片。做法非常簡單。先佇其中一片玻璃的一邊貼一層透明膠帶,製造一个真細的縫,再共另外一片玻璃疊上去。

透明膠帶一層的厚度大約是 0.05 公釐(50 微米)。這个差不多頭毛一半粗細的縫仔,就是光產生干涉的舞台。若以比例來看,光的波長閣比這个細一千倍以下。佇這麼薄的空氣層內底,光其實咧進行真精密的互相干涉。

實際觀察——指頭附近出現彩虹條紋

若閣用手指共玻璃壓較近,並且予日光照入去,就會淡薄仔看著一條一條的直紋。請看底下的影片。

你敢有看著指頭附近彼个彩虹色條紋?

重點是,條紋會出現佇兩片玻璃上倚近的所在。玻璃愈倚近,干涉的條件就愈改變,條紋的間隔嘛會變化。其實若認真量條紋的距離,甚至連空氣層的角度(楔形角)攏算會出來,可見這个現象有偌仔精密。

這種條紋有時無容易看著,建議共視線斜一下仔,改變光入射的角度,條紋就會較明顯。

這其實嘛是「精密測量」的重要技術

其實楔形干涉佇現代工業內底真重要。佇鏡頭、半導體的製造現場,攏會利用干涉條紋來檢查表面的微細凹凸。若條紋亂去,就表示表面有歪斜抑是變形。

科學家就是利用光這種真敏感的「尺」,去測量奈米等級(100 萬分之 1 公釐)的世界。

兩片玻璃加透明膠帶就做得出的這个實驗,其實就是親身體驗最先進光學測量技術的原理。下擺若天氣好,毋妨佇窗仔邊試看覓。你會真正用目睭感受到:光,原來是一種波。

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