文／簡麗賢

杜甫詩句上有：「穿花蛺蝶深深見，點水蜻蜓款款飛。」描述蝴蝶在花叢深處穿梭往來，蜻蜓在水面輕盈飛翔的畫面。在陽光普照大地時，我們可以欣賞某些蝴蝶如藍閃蝶，擺動璀璨閃耀的翅膀，構成大自然中美麗的景色。

陽光照耀下，藍閃蝶的翅膀為何會顯現璀璨閃耀畫面？這與物理光學的「干涉現象」有關，顯現光具有波動的性質。藍閃蝶的翅膀鱗片如同百葉窗，具有一層層很薄、近似微米到奈米尺度的結構，光線照射在鱗片時，從各層結構反射的光線，就像來自兩個狹小的縫隙同時發出光線，到達同一位置時，光線走的路程有差異，會有路程差，光學名詞為「光程差」，某些特定的光程差是光波長的數學關係，就會形成亮紋或暗線的干涉條紋，稱為干涉現象。因此當蝴蝶輕輕擺動翅膀時，光程差會隨之改變，因而觀眾的眼睛會看到亮暗紋快速變化的美麗效果。

光碟儲存  突破科技

科學家發明DVD等光學儲存資料的光碟片，是人類在儲存資料科技的突破。如果我們用雷射光照射處理過表面的DVD光碟片，會發現好多分散的光點，這是「光柵效應」，具有如同藍閃蝶的翅膀在陽光照耀下的效果。

別小看圓盤光碟，儲存資料的空間挺多。儘管DVD的直徑為12公分，但經過電子顯微鏡照相處理分析，我們可清晰看到光碟片的平坦盤面上刻有不同長度的凹洞，具有軌道。以DVD而言，其紀錄層上相鄰兩軌道距離很小，約為0.74微米，每個凹洞最小長度約為0.4微米，因此必須採用更短波長的雷射光才能讀取較密較小的紀錄資訊。因為DVD紀錄層上相鄰兩軌道距離和凹洞最小長度都比較早問世的CD來得小，所以單面單層的DVD儲存資料的容量比CD大。

光碟片為何能夠儲存資料檔？從物理光學「干涉現象」的概念說起，一片光碟又具有哪些結構呢？由上往下包含「印有文字圖樣的表面」、「表面保護層」、「刻有凹洞的金屬反射層」、「透明基板」。「表面保護層」是指保護下層刻有凹洞的金屬反射層，避免反射層遭刮傷。一般「刻有凹洞的金屬反射層」是雷射光讀取資訊進而轉變成數位訊號的地方，製作時一般採用蒸鍍金屬鋁。「透明基板」的材質必須能達到透光強、耐熱強韌且能保護反射層的功能，一般採用折射率1.6的塑膠製作而成。

光程差異  干涉資訊

使用光碟機讀取光碟片的資料時，入射光碟片的雷射光遇到平面或凹洞會反射。假如兩束雷射光，正好照射在金屬反射層的平面處，或同時照射在金屬反射層的凹洞處，兩束雷射光的反射光同步，稱為「同相」，它們的光程相同，因此產生的干涉為「建設性干涉」。如果有一束雷射光照在金屬反射層的平面處，另一束雷射光卻照在凹洞處，兩者的反射光的光程卻不相同，光程差正好相差為凹洞深度的兩倍，該光程差為雷射光波長的一半，就發生「破壞性干涉」，反射光顯得較微弱。

透過雷射光照射在金屬反射層的平面或凹洞處，產生不同強度的反射光，再經由「光檢測器」轉換成「電壓訊號」輸出，最後轉譯成反射光的強弱的數位訊號0及1輸出。

陽光下的光碟片，會產生像蝴蝶翅膀的繽紛圖樣，這是光碟片的反射層具有凹洞和平面處，經過陽光照射後，產生干涉條紋；轉動光碟片，因照射角度不同，干涉條紋的彩色圖樣也跟著變化。光碟片的設計原理運用物理光學的干涉概念，反射層的凹洞與平面結構，取法大自然，可說「以蝴蝶為師」。