Question

高分悬赏！关于光的各种现象

请各位大湿们用简单但是详细的语言来解析光的干涉，光的衍射，光的偏振，以及光的波粒二象性。
鄙人的物理只有初中水平，复制百科什么的就不用了，如果看的懂我就不用提问啦！！！
谐振...啥意思？
波?相位？幅值?
干涉，衍射，偏振在生活当中怎么应用？哪些仪器中用到？详细说明下。。
最后追加50分，怎么样才能让空气中某个范围的固态微粒或者水蒸气暂时聚在一起让缝隙小于光的波长而反射光线？
类似的是Heliodisplay，气体投影成像和交互技术，用电子和热动力学系统，将空气吸进，然后转换其成像特性，再重新射出，形成气体屏幕。结构复杂巨大且昂贵。
我的想法是一个移动的手机大小装置，或者说手机吧，A处射出能量，带正电荷，然后粒子游离到B处的负电荷，粒子游离中让固态微粒或者水蒸气汇聚，用来反射光线，形成一个暂时的气体屏幕。

Answer 1

鉴于你只有初中水准，所以答案用词可能有些不专业，望见谅
光的干涉：
在空间的同一点，存在两束光波，那么这一点光波的状态到底怎么样？
很简单，就是将两束光的状态叠加。
又由于光波的幅值有正有负，所以某个光与另一个光叠加之后幅值可能变大也可能变小
这就造成了空间内各点光波幅值的重新分布，也就是光的干涉。

光的衍射：
之前说了，光的干涉就是不同光波之间的叠加，那么对于同一束光波呢？
也是会叠加的！
首先介绍一下惠更斯原理：
想一想石头投入水面时激起的水波，是由内到外，一圈一圈的对吧？
我们知道，最里面的那一圈，是我们投入石头时产生的，那么外面的圈呢？
惠更斯原理说，外面的那些圈，是将里面的圈上的每一个点都当做一个源（可以理解为在这个圈上的每一个点都投入一个小石块）激起的水波叠加而成的
当然，惠更斯原理说的是光波，这里为了形象借用了水波来说明。
由上述说明可以知道，光波的的波面上的每一个点都可以当做一个光源，有这些光源产生的光波经过叠加，就形成了下一个时刻的波面。
这就是光的衍射

光的偏振：
不知道你们有没有学过谐振，如果没有的话就比较难解释了。
假象光子成子弹的样子（当然实际上肯定不是），这里子弹除了前进，同时在垂直于前进方向的平面内坐着谐振。
对于自然光，谐振的方向所有方向（这个无法想象，只能接受）
对于偏振光，只沿着固定的方向谐振（比如说上下振动）

波粒二象性：
之前所说的干涉、衍射都是将光当做光波来说明，属于波动光学范畴
初中学过的几何光学，都是说光线，是讲光看做粒子

对于干涉、衍射，只有在光是波的时候才能够得到解释
对于光电效应，只有光是粒子的时候才能够得到解释

所以，我们同时有着光是波、光是粒子的证据
因此，我们说光具有波粒二象性。

希望能够解答你的疑惑。

追问

谐振...啥意思？你的回答不错哈。。除了光的偏振外其他都明白了。。

追答

也就是简谐振动，最简单的例子，就是一个弹簧上面绑着一个小球，用力推一下小球，小球就会在弹簧的束缚下往复运动。
把光子想象成一个小球，这个小球本来在垂直与运动方向的平面上沿着各个方向振动
现在我们只让这个小球沿着某一个方向振动，就是偏振。

相位、振幅都是描绘波的参量，对于初中生可能有点难懂，所以建议暂且记住，不求详解。

接着说说干涉、衍射、偏振的运用：

干涉：其实生活这中基本不会用到，但是在实验中确实很有用。对于某些高精度的实验，往往对要求空间尺度误差很小，但是常规的测量仪器误差很难以做小。这个时候光学仪器就派上用场了，利用光栅，我们可以很轻松的分辨出很小的尺度，比如说法布利波罗干涉仪、迈克尔逊干涉仪等，这些仪器就是用到了干涉。（原理稍有复杂）

衍射：这个生活中是很常见的一种现象，根据惠更斯原理，当光波遇上小孔的时候，这个小孔上的点就可以当成次波源，再向四周传出波，这样，光波就可以“绕过”而并非仅仅“穿过”小孔（若是穿过，则穿过小孔后，只能沿着直线传播，实际是仍能向四周传播，好像小孔不存在一样），隔墙有耳说得就是声波的衍射现象。至于仪器上的话，有衍射光栅。

偏振：摄像机、照相机的镜头前面常装有一个偏振片，皆有调节偏振片可以起到消除水面反射光的作用，可以清楚的找出水下的景象。同时还可以减少入射光强，可以让照相机在强光下工作。

追问

追加50分，怎么样才能让空气中某个范围的固态微粒或者水蒸气暂时聚在一起让缝隙小于光的波长而反射光线？
类似的是Heliodisplay，气体投影成像和交互技术，用电子和热动力学系统，将空气吸进，然后转换其成像特性，再重新射出，形成气体屏幕。结构复杂巨大且昂贵。
我的想法是一个移动的装置，A处射出能量，带正电荷，然后粒子游离到B处的负电荷，粒子游离中让固态微粒或者水蒸气汇聚，用来反射光线，形成一个暂时的气体屏幕。

追答

不好意思，我对Heliodisplay没有了解。
但是我所学的加速器物理中，也需要对粒子进行约束。不过这里的粒子一般是带电粒子，约束的方法主要有惯性约束和磁约束。
这里简易的阐述一下原理：
众所周知，微观粒子具有热运动性，也就是无规则运动。想将大量的粒子聚集在一个区域，就必须人为的添加约束手段。
惯性约束：首先将粒子装在一个直径约几毫米的小球中，在用高能激光轰击小球，即打火，小球获得能量膨胀，向内挤压粒子，使得粒子被压缩。
这种方法的好处是可以约束非带电粒子，但是对能量要求很高，目前仅有几次打火实验，均为获得理想成果。

磁约束：原理比较简单，就是利用运动的带电粒子在磁场中会受到力。
这种方法的好处就是不向惯性约束那样对能量要求很高，不足是对磁铁要求较高，而高磁场的磁铁一般是超导的，这又对磁铁的运行温度提出了新的要求，而且往往装置比较庞大。

至于你所说的气体粒子，可以使用高压的方法，变成等离子体再进行约束，可能会比较简单。

由于对Heliodisplay不甚了解，只能回答这些，望见谅。

Answer 2

干涉：就是两个波，都有高的地方和低的地方，如果干涉，就看波长，如果一样可出现1相互抵消，如枪的消音器。2高的到2倍，底的到底2倍。3中间接近如1部分（想象成sinx+sin（x+a）那个函数连个重叠）
衍射：就是本来是直的，但是波不定向有波动根据波长决定的，声音从一个小口里传过来不用其不用正对着也能听到声音，这就是波长很大的衍射。但是光的波长很短所以衍射也很短，科学家们还是观测到这个衍射现象。
偏振，就是为了证明光是横波，这样解释，光透过偏振片过来的就是一个方向的波动的光如果加上两个偏振片方向如果不一致，光就投不过去就是暗的，换句话说偏振光就是一个方向波动的光波长没有要求，但是这样的光比原来的光弱了很多。
以上证明光是波动的，但是到了微观界，光又显现出他的粒子性，如课本上说的那个照相机。快门曝光。时间短就能看到。就一些亮点，时间慢慢变长慢慢就出现整个画面。说明光是一部分一部分到胶卷上的。
最重要的是光的波动性和粒子性在科学家的后一个公式解释很好就是德布洛伊波。万物都是波动的只是波动幅度和波长大小。如果你喜欢的可以。找高中的课本看看。现在网络很发达看不懂的地方直接搜索，别大致上看，系统起来看。
我也是很喜欢物理，初中对这些深入了解。对以后的学习很有帮助的。祝你在高中的时候更加热爱学习，大学时候物理只不过是加入实际上的内容，引入数学微积分理论。更加实际的公式推理过程。学好你的数学。物理知识才能更深入的理解。

Answer 3

光的谐振： 如果你理解了光的偏振（就是说光是在传播方向上还有横向振动），但是光的偏振没有方向性，而谐振则明确光的偏振方向，比如激光

Answer 4

干涉现象：两列频率相同的光波相遇时进行叠加，在某些区域加强，另外一些区域减弱，出现明暗相间的条纹或彩色条纹。应用一般测距，测厚度，表面平整度等等一般人根本碰不到的。
光的衍射：光在传播过程中，遇到障碍物或小孔（窄缝）时，它有离开直线路径绕道障碍物阴影里去的现象。应用一般测物质的成分之类。
光的偏振：振动方向对于传播方向的不对称性（Y,Z轴上的波动不关于X轴对称），这个东西最常建的应用就是液晶显示器了。光源出来的光（立体光束）通过偏光片后将其余方向偏正光滤去（变成一个面上的光源），通过液晶分子双折射转变成椭圆偏振光（立体光束）在通过后一层偏光片滤光出来。
光的波粒二象性是光本身的一种特性，光的衍射和干涉现象证明光的波动性，光电效应证明光的粒子性。 这个没有必要纠结了解。

至于波?相位？幅值?这些是波的一些参数，你可以从机械波上先了解一些，毕竟那个东西跟生动和清晰点。

Answer 5

你要把专业术语死记硬背住才行，对于理解那就是换思维考虑一下！！！初中物理很简单的啊！！！！

Answer 6

波就是传播的形式，相位就是波的长短，幅值就是相位大小的频率