文／檸檬　

太陽底下的影子輪廓分明，手電筒照出來的光是一道直直的光柱，這些日常經驗都指向同一件事：光走直線。物理學家卻發現，當光通過非常窄的縫隙，或碰上非常細的障礙物，波會在邊緣處展開，把一部分能量帶進原本照不到的陰影區。這個現象叫「繞射」，也是光具有波動性質的重要證據。既然說到波，就得回答一個問題：波為什麼會轉彎？

縫隙縮小 光能轉彎



答案可以從海浪看起。海浪打到防波堤的缺口，穿過去之後會往兩側散開，變成一片扇形；缺口愈窄，散開的角度愈大。散開的過程，就是波的前緣在缺口邊緣彎曲，能量因此進入堤防後方的區域。光也是一種波，遇到窄縫時同樣會散開，只是比較難，可見光的波長大約是400到700奈米，一根頭髮的直徑就抵得上它的一百多倍。日常的門窗對光來說實在太寬，彎曲的程度小到看不出來，光看起來照樣直直前進。縫隙必須縮小到跟波長差不多，繞射現象才會浮現。

拿這個尺寸條件對照聲音，馬上能看出差別。聲波的波長從幾公分到好幾公尺都有，跟門窗、牆角的尺寸相當接近，於是隔壁教室的笑聲能繞過牆角鑽進耳朵，光卻繞不過去，聽得到人聲，看不到人影。

繞射案例 未必罕見



話說回來，光的繞射也沒有想像中罕見，生活裡夠細的縫隙其實不少。光碟背面那圈彩虹，來自表面上數不清的細小溝槽，這種結構稱為「光柵」：白光經過時繞射再互相干涉，不同波長被彎往不同角度，紅橙黃綠藍便各自分開。夜裡瞇著眼睛看路燈，燈光散出一根根光芒，那是睫毛和眼皮間的細縫使光繞射的結果。

手邊若有雷射筆（請避開眼睛），拿一根頭髮擋在光的路徑上，牆面會出現亮暗相間的條紋，那是光繞過頭髮兩側後互相重疊、發生「干涉」的結果。兩百多年前，楊格用兩道狹縫做了同樣原理的實驗，光屏上的明暗條紋替「光是波」拿下關鍵證據。下次看到光碟上的彩虹，或路燈旁散開的光芒，就知道那是一群光波正在轉彎。