大家好呀！我是咕咕了一個學(xué)期的物理（魔法）專欄up量子小輻！總算放寒假了，我回來啦！帶著更新回來啦！咳咳，這次，小輻可是帶了發(fā)大的回來哦！準(zhǔn)備好迎接最硬核的一節(jié)科學(xué)小馬三千問了嗎？因為過于硬核，本專題分上下兩期炮制，下面趕緊切入正題吧！

今天，我將與大家討論一下，“它改變了馬國”的彩虹音爆！至于怎么想到研究這個嘛。。。下面的漫畫應(yīng)該可以解釋清楚。。。

沒錯！小輻看了鋸齒波（Sawtooth Waves）對彩虹音爆的解釋之后，感覺并不滿意：鋸齒波僅僅認(rèn)為彩虹音爆的彩虹由“魔法”產(chǎn)生，但他回避了最重要的問題——魔法到底是怎么產(chǎn)生彩虹音爆的。小輻在《科學(xué)魔法論文》里已詳細(xì)論述過，魔法并非“黑箱”系統(tǒng)，而是可以被研究和剖析的科學(xué)（或者說——物理）系統(tǒng)。因此，今天，這里將上演一場科學(xué)小馬之間的大戰(zhàn)！

??? 首先，我們來看看鋸齒波先生的推論（1）：

??????? 鋸齒波先生首先排除了“彩虹音爆的彩虹是自然系統(tǒng)光學(xué)現(xiàn)象”的可能。我們都知道，自然光本是“白光”，即各種波長的光調(diào)制而成的一種混合光。如果想看見彩虹一般色彩分明的現(xiàn)象，必須對白光再次進(jìn)行“調(diào)制”，也就是分光。

??????? 調(diào)制的方式五花八門，從以經(jīng)典的“楊氏雙縫干涉”實驗為代表的的分波前干涉到邁克爾遜干涉儀等分振幅器具，以及自然界廣泛存在的色散、散射現(xiàn)象，其本質(zhì)原理都是對光的時空性質(zhì)進(jìn)行調(diào)制。那么，假如彩虹音爆的彩虹也是一種由光的時空調(diào)制引起的現(xiàn)象，那它的原理會是什么呢？

??????? 其實，看到彩虹音爆的圖片時，小輻腦中立刻涌出一股強烈的既視感：

??????? 這不是。。。牛頓環(huán)嗎？？！

?

?????? 牛頓環(huán)，是一種經(jīng)典的分振幅等厚干涉實驗。其實驗裝置結(jié)構(gòu)相當(dāng)簡單：將一個半透鏡曲面向下扣在底板上即可。

??????? 因為垂直入射光在透鏡下表面反射的上反射光和下方底板上反射的下反射光存在2d的光程差，因此會發(fā)生干涉形成明暗交替的干涉條紋。條紋半徑為r=√mRλ，m為干涉紋的級次，R為球面透鏡半徑，λ為入射光的波長。很明顯，r顯含波長λ，因此對于不同波長（即顏色）的光，每一級的干涉紋半徑都不相同，自然會在底板上呈現(xiàn)出一圈圈外紅內(nèi)紫的干涉紋。

??????? 那么，彩虹音爆的彩虹會不會是這個原理呢？

??????? 答案是否定的！因為想要形成清晰穩(wěn)定的干涉紋的條件非常苛刻！注意到這幾個詞了嗎？

??????? 只有光源入射方向以及觀察者觀察的方向均與裝置上表面垂直的時候，才能看到這彩虹圈！換句話說，如果彩虹音爆的彩虹是干涉環(huán)的話，那么，分居小馬國各地的M5將根本看不見這么清晰絢爛的彩虹！最多讓云寶正下方的小蝶看見彩虹音爆，其他幾只小馬看到的可能只是一朵凝結(jié)云罷了。同理，這種“彩虹音爆”也不會暴露暮暮一行馬的位置，引來風(fēng)暴將軍的追獵。

??????? 因此，我們基本可以排除“彩虹音爆的彩虹是一種由簡單干涉引起的光學(xué)現(xiàn)象“的可能性。那么，還有沒有別的可能？

??????? 不知道有沒有細(xì)心的小馬觀察動物的時候發(fā)現(xiàn)，有的動物羽毛會“變色”——隨著身體的運動突然變得鮮艷或黯淡，更有甚者出現(xiàn)了“五彩斑斕黑”這種神奇的顏色。

??????? 上圖是一只寬尾煌蜂鳥，其喉部的顏色會隨著它的轉(zhuǎn)頭而變化。

??????? 非洲椋鳥，典型的五彩斑斕黑的代表。其實，別看它羽毛五彩斑斕的，其實真正蘊含的色素卻主要以黑色為主。那為什么會顯得如此華麗？

??????? 原來，這種并非由自身色素帶來的顏色叫“結(jié)構(gòu)色”，也是一種光學(xué)現(xiàn)象！其本質(zhì)模型叫做“光柵”。

??????? 與前面所述的牛頓環(huán)類似，不同波長的光被光柵調(diào)制后產(chǎn)生的干涉紋間距也互不相同。不過，光柵理論相比前面的簡單衍射理論擁有了十足的進(jìn)步：并不需要對入射光角度和觀測者角度進(jìn)行硬性要求。理論上在一定角度內(nèi)都能看到五彩斑斕的干涉圖樣。

??????? 不過，如果僅僅想用“云寶飛出了一個大光柵”來解釋現(xiàn)象，依舊是不夠完美的：光柵結(jié)構(gòu)具有高度規(guī)范性，是很難在無機械作用下憑空形成的。自然條件下能得到最接近光柵的結(jié)構(gòu)是——空氣中懸浮的塵埃。。。這些微粒會與光線作用形成拉曼散射、大顆粒散射和米氏散射效應(yīng)（小輻這學(xué)期寫的小論文就是關(guān)于這仨的。。。）。但這仨雖然各個都能對光進(jìn)行調(diào)制，其中倆還能對不同波長的光“區(qū)別對待”，但充其量也僅僅是能做到把天染成藍(lán)色這種事情。。。想要真正制造出彩虹還是不太可能的。。。。

??????? 沒錯，通過以上的論證，我們徹底排除了“彩虹音爆的彩虹由普通光學(xué)現(xiàn)象所形成”的假說。因此，在這點上，我贊同鋸齒波先生。

第一回合，似乎小輻和鋸齒波達(dá)成了某種形式上的一致。但好戲還在后面，小輻的絕地反擊——彩虹音爆！量子小輻VS鋸齒波！敵機直上急下降，命運の五分鐘！理論の大對決?。ㄏ拢┘磳l(fā)射！敬請期待！

以上，謝謝大家的閱讀！請各位小馬好好思考哦！咱們不見不散！