視角變色油墨

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輕轉佰元鈔券時,正面左下角數字100的顏色會由紫紅色轉變成綠色。此種防偽油墨的變色原理與叩頭蟲的虹彩效應相似。油墨由具有特定光譜特性的薄膜碎片組成,該薄膜則是由多層薄膜的干涉效應來設計出特定的反射光特性,因而其反射光譜隨著入射角的改變而發生變化。第一種顏色是在垂直紙面觀察時所見,而鈔券扭轉60度直到視線與紙面呈30度時,原先色彩就會產生破壞性干涉而消失,因此形成第二種色彩。

透過旗幟觀看繞射圖樣

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生活中隨處可見繞射現象,以照相為例,當光圈越小時繞射現象就會越明顯,因此星芒會拉的越長。筆者使用的Sony HandyCam其調整光圈大小的葉片數為四片,因此拍照時就會拉出四條星芒。同理,光圈葉片數六片的相機就會拉出六條星芒。至於塑膠相機由於使用固定的圓形光圈,因此拍出來不像星芒而較接近人眼所見的多叉光芒。透過本則影音,可比較車燈未透過旗幟之前的星芒與透過旗幟之後的方孔繞射圖樣之差異。

透過車窗水霧觀看繞射圖樣

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影片中透過車窗水霧所形成的繞射圖樣,是一種稱為「corona」的繞射現象。當光線照射在含有凝結霧滴的車窗時,每顆小水滴因聚光而形成新的獨立子光源。隨後這些相鄰的霧滴所形成的新光源彼此相互干涉,因而在某個角度時光波由於建設性干涉會看到明亮的光,破壞性干涉處的光線則較暗。不同色光的由於繞射角度不同,一種色光的明亮區會在在另一種色光的陰暗區顯現出來,因此漸次形成色彩次序。

以繞射方法測量頭髮直徑

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由於光線經過物體邊緣會發生繞射,因此以雷射光照射頭髮時,經過直徑邊緣的兩束光線就會轉彎而在頭髮後方形成干涉,其效應與單狹縫繞射相同。教師不妨在課堂讓學生自行測量其頭髮直徑,然後再以螺旋測微計來比對其測量誤差。

測量撈油濾網的目數

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健康新概念是少油多健康,因此有一種市售的撈油濾網能協助人們將雞湯內多餘的油脂撈除。透過適當目數的濾網,水會受重力影響而通過孔洞流下,但油卻因內聚力大於水而且密度比水小,因此能被篩網撈起。由於濾網的目數(條/英吋)必須適當,否則太少的目數撈不起油,而太大的目數則會連水一起撈起。我們可以藉由繞射的方式來測量濾網目數,然後到五金行買相同目數的金屬網,這樣就可以用很便宜的價格來DIY撈油濾網。

繞射光柵

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繞射光柵是表面上有溝槽或刻痕的平板,以使用方式可區分為反射型與透射型兩種。影片中以500條/mm的透射型光柵來觀測路燈的分光效果,此種光柵片是先以雷射刻板技術做出母模,再以透明膠片壓印成型法來完成光柵片的製作。

DIY透射型光譜儀

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自製簡易光譜儀是一個十分有趣的活動,不過由於光柵片不易取得,通常改採光碟片來製作反射型的簡易光譜儀,這是因為光碟片內部有具許多等距而平行的鋸齒狀凹槽。這些凹槽的功能與反射光柵的狹縫相同,因此能產生繞射效應。高中物理實驗室的光柵片屬於透射型光柵,而未經處理的CD光碟則屬於反射型光柵。本影片介紹如何以光碟片做出亮度較高的透射型光柵,來改善反射型亮度不夠的缺點,進而製作出一台簡單的光譜儀。

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量測省電燈泡的光譜

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自製簡易光譜儀是一個十分有趣的活動,不過由於光柵片不易取得,因此網路上多使用光碟片來製作反射型的簡易光譜儀。筆者在此提供一種透射型光譜儀的製作方法,可改善反射型亮度不夠的缺點,進而量測省電燈泡發出的光之光譜。