光的衍射|“闪瞎眼的光芒”背后的物理知识_衍射现象|菲涅尔衍射|夫琅禾费

当你因为天气晴朗而兴奋，拿起相机拍了几张，却发现很难拍出太阳那最简单的三维圆球留在二维平面的影像，而呈现在相纸上的是看不清边界的太阳和不停向外散发着的“耀眼的光芒” 。
相信很多小伙伴都发现过这个现象，这次小编就带领大家一起认真思考一下这到底是怎么回事？用物理语言来解读一下“耀眼的光芒” 。

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镜头下的太阳光 | 来源：作者手机拍摄

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镜头下的灯光 | 来源：作者手机拍摄
老生常谈：波粒二象性
太阳或灯周围的这些光，有个专有名词——星芒??；星芒的物理机制，则是大家耳熟能详的——光的衍射。
了解光的衍射现象之前，首先要提到大家差不多都耳熟能详的波粒二象性。光既有波的性质，也有粒子的性质，这是光的基本性质。
光的波动性最早见于荷兰物理学家惠更斯的理论中。但是，这个理论一方面因为无法解释光的衍射现象，一方面碍于牛顿的权威性，一直被搁置。直到双缝干涉实验的现象，以及麦克斯韦方程组在理论推导上的成功，使光的波动性理论逐渐站稳。

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光的干涉 | 来源：51sole.com
光的粒子性则可以用光电效应来证明。这个实验描述的现象是：用光束照射金属表面，金属就会发射出电子的现象。当年爱因斯坦老爷子就是凭借光电效应（注意，而非相对论）获得了诺贝尔物理学奖。
老生常谈：光的衍射
通过经典的光的单缝衍射实验，可以很清晰的描述光的衍射。在这个实验中，一束光通过一道细缝后，在屏上会显示出一系列衍射条纹。就像是光在传播过程中遇到了障碍物之后，绕过了障碍物继续传播。

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光的单缝衍射 | 来源：blog.sciencenet.cn
这清晰的体现出了光的波动性。而且，这个衍射条纹在缝的宽度和光的波长差不多的时候最为明显。
光的衍射通常分为两类，一类是菲涅尔衍射；一类是夫琅禾费衍射。菲涅尔衍射发生在障碍物与光源和衍射图样的距离都比较近的情况下。而夫琅禾费衍射可以说是菲涅尔衍射的一种特殊情况，这种衍射发生在障碍物与光源和衍射图样的距离都无限远的情况。可以想见，在这种情况下的入射光几乎是平行的了。

光的衍射|“闪瞎眼的光芒”背后的物理知识

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