内容预览
【发呆时看见的透明小虫肚子发光之谜】小时候咱盯着蓝天发呆时,是不是常看见些透明长条状的"小虫"在眼前晃?我那会儿还以为自己能看见细菌,后来又猜是空气中的灰尘,直到长大才知道,这些东西既不是细菌也不是灰尘,而是眼球里玻璃体的浑浊物,靠近视网膜时就成了咱们看到的飞蚊。不过今儿咱不聊飞蚊症,而是要解开一个更有意思的谜——为啥有些圆形飞蚊的肚子会发光呢?
咱先做个小实验模拟一下发光点。找根激光笔,前面摆个半透明薄膜让激光发散,再在光线经过的地方放个很小的圆形物体,远处背景板上就会出现阴影。这时候把灯关掉仔细看,会发现阴影中间有个亮点,这就是著名的"泊松光斑"。说它著名,得从两百多年前的一段科学恩怨说起。
1818年,第二次反法同盟战争正打得热闹,法国科学院办了场竞赛,题目是用精密实验确定光的颜色效应,还要推导出光线通过物体附近时的运动情况。当时名不见经传的年轻工程师菲涅尔,在物理学家阿拉果的鼓励下提交了篇论文。他从光的波动说出发,解释了偏振现象,还用半波带法算出不同障碍物形成的衍射花纹,计算结果和实验现象完美吻合。
可评委里有人不服气,比如坚定支持光的粒子说的数学家泊松。他仔细审查论文后,用里面的方法推导出一个"反例":当光线照射到不透明圆盘上时,影子中间应该出现一个亮点。泊松觉得这违背直觉,当场就嘲讽菲涅尔的理论不靠谱。被这么一怼,菲涅尔挺沮丧,好在阿拉果站出来做了实验——用直径2毫米的圆形障碍物测试,结果阴影中间真的出现了光斑!更戏剧性的是,这个光斑后来居然被叫做"泊松光斑",也算是科学史上的一桩趣闻了。
不过为啥咱们平时很难见到这种光斑呢?有三个原因:第一,生活中大多数物体不是完美圆形;第二,得用很小的物体才能产生明显光斑;第三,日常光源不像激光那样有相干性,很难发生相长干涉。所以就算有圆形物体,也不容易出现中间发光的现象。
其实咱们眼睛