光學是普物的重要分支,全息術是光學中的一門正在蓬勃發展的分支,它利用相干光干涉得到物體全部信息。
全息感光片放置在z=0的xy平面上,感光片同時接收參考光和從物點發出的球面波,經顯影處理後製成全息片。
此處需要作一個證明,在全息片後的±1級衍射光分別形成物點的虛像和實像,並求兩像點的位置。
沈奇考慮到球面波在z=0平面內的復振幅,在傍軸條件下,即球心離xy面足夠遠。
這裏可得到一個近似關係:
[(x-x0)^2+(y-y0)^2+z0^2]≈iz0i+(x-x0)^2+(y-y0)^2/2z0
用原參考光照明上述全息片時,需要經過一輪數學處理,以得到全息片後的復振幅。
……=βa^2bexp{ik/2d0[(x-x0)^2+(y-y0)^2]}+……
這耗費了沈奇一定的時間。
真相即將浮出水面,等號右邊第一項是基本上沿照明光方向傳播的所謂「暈輪光」,第二項代表一發散的球面波,第三項為另一級衍射光。
關鍵的是第三項,利用u=sinθ/λ和k=2π/λ,因子exp(-i4πux),可進行改寫。
最終沈奇完成證明,得到會聚點即實像點的坐標為(x0-2d0sinθ,y0,d0)
遲到10分鐘進場,用45分鐘做完這份光學卷子,沈奇檢查一遍之後交卷。
在一群物院大二師兄師姐的注視下,沈奇不作過多停留,交了卷趕緊走人。
實際上沈奇並非第一個交卷的人,有位男生比他更早交卷,早了大約幾分鐘。
沈奇走出教室,發現第一個交卷的男生站在走廊的窗邊。
男生戴着眼鏡,個子挺高,接近一米九,黑衣黑褲黑皮鞋,雙手插褲袋,立的筆直,遠眺並不蔚藍的天空。
「這眼神,這氣質,一看就是個學霸,同道中人。」沈奇對男生作出初步判斷。
忽然,男生扭頭掃了沈奇一眼,說到:「之前沒見過你。」
沈奇:「我叫沈奇。」
男生點點頭,算是打過招呼了,遂繼續觀察霧霾肆虐的天空。
沈奇走到窗邊,物院男生的身旁,和男生一起看天,能見度非常低。
兩人就這麼站着,不言不語,3分鐘過去了。
沈奇終於忍不住了:「師兄,你看到了什麼?」
男生說到:「木星和土星很正常,但天王星的運動軌跡顯的異常。」
大白天的你在看星星?沈奇不露聲色的答到:「天王星不是沿着一個精確的橢圓運行,這可以解釋為,一股幽暗的力吸引着它。」
男生:「不管如何,牛頓定律在太陽系範圍內絕對正確。」
沈奇:「我同意你的觀點,所以海王星被發現了。」
兩位燕大學生的一段對話,實際上重溫了天文史上的一個經典案例。
人們發現天王星並不是沿着橢圓軌道運行,那麼引力定律面臨被推翻的危險。
一位叫勒威耶的物理學家大膽預測,一定存在一顆幽暗而看不見的行星,這個行星在吸引天王星。
不久後,這顆行星被柏林天文台觀測到。
它通體淡藍,非常美麗,地球人以海王波塞冬的羅馬名字「尼普頓」來命名這顆蔚藍行星。
海王星就是這麼被發現的。
沈奇並不擅長天體物理,但他在高中物競隊的老師很擅長,穆蓉本科學的就是天文學,碩博連讀時升級為天體物理。
「一切與牛頓定律相一致,橢圓平面並不在『天空平面』上。」男生又道。
「對更遠的距離,引力定律也是正確的。」沈奇說到。
「是啊,我們不僅能理解星雲,而且從引力定律出發,甚至還能對恆星的起源獲得某些靈感。」男生說到。
「師兄怎麼稱呼?」沈奇接不下去了,這人好會裝b,在天體物理這個分支我說不過他,必須我的物理博士師姐出馬才行。
「楊定天,天文學專業。」男生作了簡短的自我介紹。
「陽頂天陽教主?」
「楊利偉的楊,人定勝天的定天。」
「定天師兄是大二的吧?」
「大二。」
「相請不如偶遇,快到飯點了,要不咱們去喝兩杯?我相信你是一個有故事的男人,而我,有酒。」沈奇猜測,這風格,這裝b的手法,楊定天在物院逼王排行榜上定有一席之地。
楊定天:「不必了,你請回吧。」
沈奇並不懊惱:「也好,那我先回數院,改日再來討教。」
「你是數院的?」楊定天波瀾不驚的面龐上,終於露出了一絲意外。
「數學系大一。」沈奇發現了,他在物院的知名度並沒有想像中的那麼高,至少這位楊師兄不認識他。
「大一就跨專業來考光學?」楊定天問到。
「我已經拿到了數學系學士學位證書,正在進修物理學第二學位。」沈奇道出實情。
「看來你也是個有故事的男人。」楊定天不禁多打量了沈奇幾眼,「今天這酒,我請。」
兩人結伴而行,朝校外小餐館走去。
「我的過去很平凡,喜歡數學,也喜歡物理,競賽保送,來到燕大。」沈奇給楊定天滿上一杯雪花勇闖天涯,然後給自己也滿上。
「imo?還是ipho?」楊定天一飲而盡杯中酒,是條豪爽的漢子。
「imo,你呢?」沈奇問到。
「我的過去也很平凡,ipho。」楊定天喝完一杯又倒一杯,完事補充一句:「參加過兩屆ipho。」
兩次入選物競國家隊六人名單,這很吊了,沈奇敬楊定天一杯,一口喝完杯中酒:「為什麼選擇天文學?」
「真理存在於宇宙,而絕大多數人類迷失在油鹽醬醋中。」楊定天望向窗外,抬頭看天,眼神深邃而堅定。
「師兄的格局果然宏大。」沈奇心說你咋不上天呢,他給自己加酒:「咱聊點接地氣的話題吧,本科階段的物理,哪門課程最難?」
「還好,都不算很難。」楊定天說到,「物理難的不是術,而是道,道法自然,萬變不離其宗。」
「定天老哥你直說吧,你物理專業課平均分是多少?」在不斷的交流切磋中,人類取得進步,沈奇從楊定天身上發現,物院的裝b體系跟數院有所區別。
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