当你因为天气晴朗而兴奋的时候，你拿起相机拍了几张，却发现很难拍出一个留在二维平面上的太阳最简单的三维球体的图像，而出现在相纸上的是看不到边界的太阳和不断向外辐射的耀眼的光。
相信很多朋友都发现了这个现象这一次，向宁将带领大家认真思考这是怎么回事用肢体语言诠释耀眼的光
或者太阳灯周围的光，有一个专有名词——星芒，人的物理机制大家都很熟悉——光的衍射。
在了解光的衍射现象之前，首先要提一下波粒二象性，这个大家几乎都很熟悉光既有波的属性，又有粒子的属性，这是光的基本属性
光的波动首先是在荷兰物理学家惠更斯的理论中发现的但这个理论一方面无法解释光的衍射现象，另一方面又因为牛顿的权威而被束之高阁直到双缝干涉实验现象和麦克斯韦方程组在理论推导上的成功，光的波动理论才逐渐站稳了脚跟
光的粒子性可以用光电效应来证明这个实验描述的现象是，当一束光束照射在金属表面时，金属会发射电子爱因斯坦凭借光电效应获得诺贝尔物理学奖
老生常谈:光的衍射
通过经典的单缝衍射实验，可以清晰地描述光的衍射在这个实验中，一束光通过一条细缝后会在屏幕上显示出一系列衍射条纹这就像光在传播过程中遇到障碍物时，绕过障碍物继续传播
这清楚地反映了光的易变性而且，当狭缝的宽度与光的波长相近时，这种衍射条纹最为明显
光的衍射通常分为两类，一类是菲涅耳衍射，一个是夫琅和费衍射当障碍物靠近光源和衍射图样时，就会发生菲涅耳衍射夫琅和费衍射可以说是菲涅耳衍射的一个特例，发生在障碍物与光源和衍射图样的距离为无穷大的情况下可以想象，在这种情况下，入射光几乎是平行的
可能很多朋友早就忘记了光的干涉和光的衍射的关系然后用下面的截图来帮助你记忆欢迎你带走
这时候如果把单缝换成小孔会怎么样不难想象，此时的衍射图像会变成半径越来越大的衍射环，共享一个中心，环环相扣
事实上，当狭缝，多边形孔，小圆孔等的形状不同，衍射图样也各不相同而且研究表明，这种衍射现象也遵循偶数边上的孔产生偶数个光刺，奇数边上的孔在对应边上产生2 *个光刺的规律
知道了光的衍射，再来说说为什么在镜头后面，在屏幕上，在灯的周围，都能看到刺眼的光。
我们把镜头想象成一个圆孔，把太阳想象成一个点光源但是，1.496亿公里外的太阳发出的光，对于地球上的任何东西，在大多数情况下都可以视为平行入射光束在这种情况下，太阳光的夫琅和费衍射出现在透镜下
俗话说，物理的尽头是数学，数学的尽头是哲学当然，精彩的数学语言当然也描述了衍射条纹的性质，甚至在最简单的波动光学理论中也体现的淋漓尽致
假设a是单缝的宽度，d是单缝到光屏的距离或透镜的焦距，k是衍射条纹的个数，衍射条纹的宽度，波长，衍射条纹与单缝平面法线的夹角这些参数满足以下公式通过这些公式，我们可以像先知一样知道特定条件下的衍射图样当然，大家在高中的时候，就已经是先知了
通过这个计算，我们可以发现，光的波长越短，衍射条纹的宽度越小，衍射条纹越靠近中间区域光波长越长，衍射条纹宽度越宽，衍射图案越宽
基于以上计算，我们再来看看星芒的庐山真面目众所周知，可见光波段大约是380nm到750nm假设一个光源可以同时发出可见光波段的750nm红光，530nm绿光和400nm紫光，那么这个透镜下光源周围的每一级衍射图样都会是一条从各种光的中间混合区逐渐变为紫—绿—红的彩色条纹，也就是一条彩色的星芒
照相机的光圈通常是多边形的当我们用相机拍摄时，入射光会沿着光圈边缘发生单边衍射，然后在接收屏上形成一个有许多炫目光线的衍射条纹图案这些耀眼的光线是星星
你可能要问了，如果光圈是圆的，会有星芒吗当然和圆孔衍射是一样的如果光圈是正圆，星芒就会消失，取而代之的是同心衍射环这也是由光的衍射特性决定的
当然，由于光圈的结构:光圈一般由多个叶片组成通过改变叶片的组成，穿过光圈并被相机的感光元件接收的光量被确定因此，用相机拍摄太阳等远距离光源或小光圈拍摄时，出现星芒的概率较大，而且，甚至还有明星
眯眼，打开一个新的世界。
也有类似的现象当我们在文艺中仰视时，被不柔和的光刺痛，当我们快速眯起眼睛时，我们在眼睛周围拉出了长长的光线这是怎么回事
不难猜测，这也是由于光的衍射假设一个人的眼睛和一个镜头的光圈是一样的，如果把两者都比作光的衍射实验中的小孔，那么这个人的眼睛系统的视网膜就像相机系统中镜头后面的屏幕一样，可以看作是一个光屏
所以当眼睛眯成一条线时，上下眼睑就形成了一条缝在我们复杂的视觉系统中，光的衍射也会发生所以眼睛周围，尤其是上下方向，会拉出长射线
最后，向宁提醒各位朋友，光线和阳光会比较强烈，长时间的阳光直射和强光照射，不仅可能对相机的感光元件造成损伤，还会对眼睛造成较大的刺激和伤害。所以最好调好光圈，墨镜戴牢，不要直视！
参考资料:
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