大家好呀！我是咕咕了一个学期的物理（魔法）专栏up量子小辐！总算放寒假了，我回来啦！带着更新回来啦！咳咳，这次，小辐可是带了发大的回来哦！准备好迎接最硬核的一节科学小马三千问了吗？因为过于硬核，本专题分上下两期炮制，下面赶紧切入正题吧！

今天，我将与大家讨论一下，“它改变了马国”的彩虹音爆！至于怎么想到研究这个嘛。。。下面的漫画应该可以解释清楚。。。

没错！小辐看了锯齿波（Sawtooth Waves）对彩虹音爆的解释之后，感觉并不满意：锯齿波仅仅认为彩虹音爆的彩虹由“魔法”产生，但他回避了最重要的问题——魔法到底是怎么产生彩虹音爆的。小辐在《科学魔法论文》里已详细论述过，魔法并非“黑箱”系统，而是可以被研究和剖析的科学（或者说——物理）系统。因此，今天，这里将上演一场科学小马之间的大战！

    首先，我们来看看锯齿波先生的推论（1）：

        锯齿波先生首先排除了“彩虹音爆的彩虹是自然系统光学现象”的可能。我们都知道，自然光本是“白光”，即各种波长的光调制而成的一种混合光。如果想看见彩虹一般色彩分明的现象，必须对白光再次进行“调制”，也就是分光。

        调制的方式五花八门，从以经典的“杨氏双缝干涉”实验为代表的的分波前干涉到迈克尔逊干涉仪等分振幅器具，以及自然界广泛存在的色散、散射现象，其本质原理都是对光的时空性质进行调制。那么，假如彩虹音爆的彩虹也是一种由光的时空调制引起的现象，那它的原理会是什么呢？

        其实，看到彩虹音爆的图片时，小辐脑中立刻涌出一股强烈的既视感：

        这不是。。。牛顿环吗？？！

       牛顿环，是一种经典的分振幅等厚干涉实验。其实验装置结构相当简单：将一个半透镜曲面向下扣在底板上即可。

        因为垂直入射光在透镜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，因此会发生干涉形成明暗交替的干涉条纹。条纹半径为r=√mRλ，m为干涉纹的级次，R为球面透镜半径，λ为入射光的波长。很明显，r显含波长λ，因此对于不同波长（即颜色）的光，每一级的干涉纹半径都不相同，自然会在底板上呈现出一圈圈外红内紫的干涉纹。

        那么，彩虹音爆的彩虹会不会是这个原理呢？

        答案是否定的！因为想要形成清晰稳定的干涉纹的条件非常苛刻！注意到这几个词了吗？

        只有光源入射方向以及观察者观察的方向均与装置上表面垂直的时候，才能看到这彩虹圈！换句话说，如果彩虹音爆的彩虹是干涉环的话，那么，分居小马国各地的M5将根本看不见这么清晰绚烂的彩虹！最多让云宝正下方的小蝶看见彩虹音爆，其他几只小马看到的可能只是一朵凝结云罢了。同理，这种“彩虹音爆”也不会暴露暮暮一行马的位置，引来风暴将军的追猎。

        因此，我们基本可以排除“彩虹音爆的彩虹是一种由简单干涉引起的光学现象“的可能性。那么，还有没有别的可能？

        不知道有没有细心的小马观察动物的时候发现，有的动物羽毛会“变色”——随着身体的运动突然变得鲜艳或黯淡，更有甚者出现了“五彩斑斓黑”这种神奇的颜色。

        上图是一只宽尾煌蜂鸟，其喉部的颜色会随着它的转头而变化。

        非洲椋鸟，典型的五彩斑斓黑的代表。其实，别看它羽毛五彩斑斓的，其实真正蕴含的色素却主要以黑色为主。那为什么会显得如此华丽？

        原来，这种并非由自身色素带来的颜色叫“结构色”，也是一种光学现象！其本质模型叫做“光栅”。

        与前面所述的牛顿环类似，不同波长的光被光栅调制后产生的干涉纹间距也互不相同。不过，光栅理论相比前面的简单衍射理论拥有了十足的进步：并不需要对入射光角度和观测者角度进行硬性要求。理论上在一定角度内都能看到五彩斑斓的干涉图样。

        不过，如果仅仅想用“云宝飞出了一个大光栅”来解释现象，依旧是不够完美的：光栅结构具有高度规范性，是很难在无机械作用下凭空形成的。自然条件下能得到最接近光栅的结构是——空气中悬浮的尘埃。。。这些微粒会与光线作用形成拉曼散射、大颗粒散射和米氏散射效应（小辐这学期写的小论文就是关于这仨的。。。）。但这仨虽然各个都能对光进行调制，其中俩还能对不同波长的光“区别对待”，但充其量也仅仅是能做到把天染成蓝色这种事情。。。想要真正制造出彩虹还是不太可能的。。。。

        没错，通过以上的论证，我们彻底排除了“彩虹音爆的彩虹由普通光学现象所形成”的假说。因此，在这点上，我赞同锯齿波先生。

第一回合，似乎小辐和锯齿波达成了某种形式上的一致。但好戏还在后面，小辐的绝地反击——彩虹音爆！量子小辐VS锯齿波！敌机直上急下降，命运の五分钟！理论の大对决！（下）即将发射！敬请期待！

以上，谢谢大家的阅读！请各位小马好好思考哦！咱们不见不散！