在科技馆物理展区,透过几个看似普通的透明片,前面的大灯泡发出的是五颜六色的光,不仅颜色多样,彩色条纹也各不相同。那几个透明片就是光栅。到底这是怎样的仪器呢?它哪里特别了?
物理上的光栅原理说明:光栅也称衍射光栅,是利用多缝衍射原理使复合光发生色散(分解为光谱)的光学元件。它可以是一块刻有大量平行等宽、等距狭缝(刻线)的平面玻璃(或金属片)。本馆内的光栅是在透明片上刻有周期性的条纹。每个光栅的狭缝数量很大,一般每毫米几十至几千条(肉眼几乎不可见)。单色平行光通过光栅每个缝的衍射和各缝间的干涉,形成暗条纹很宽、明条纹很细的图样,这些锐细而明亮的条纹称作谱线。谱线的位置随光波长而异,当复色光通过光栅后,不同波长的谱线在不同的位置出现而形成光谱。所以说,光通过光栅形成光谱是单缝衍射和多缝干涉的共同结果。
图:不同的光栅,表面现象各有特点
光栅的应用十分广泛,可以用在光谱分析,还有各种分光仪器、机械测量、光栅传感器等等。甚至还包括一些立体画,什么是立体画?立体画也称立体光栅画,就是不借助任何观看工具,即可看到画中呈现出栩栩如生的自然立体景象。(根据研究,我们人类的眼睛在观察一个三维物体时,由于两眼水平分开在两个不同的位置上,所观察到的物体图像是不同的,它们之间存在着一个像差,由于这个像差的存在,通过人类的大脑,我们可以感到一个三维世界的深度立体变化,这就是所谓的立体视觉原理。) 据立体视觉原理,如果我们能够让我们的左右眼分别看到两幅在不同位置拍摄的图像,我们应该可以从这两幅图像感受到一个立体的三维空间。因此如果我们将光栅垂直于两眼放置,由于两眼对光栅的观察角度不同,因而两眼会看到两个不同的图像,从而产生立体感。
随着人们消费水平的提高,接触立体影象也越来越多了,可见光栅的市场前景之广阔,容量之巨。