奇妙的圆孔与圆盘衍射

  • 光的本性是什么?早在17世纪就由荷兰科学家惠更斯和英国科学家牛顿分别提出了自己的不同理论:“波动说”和“微粒说”。他们都能解释当时已发现的各种光学现象,谁也说服不了谁,但鉴于牛顿的伟大成就和崇高威望,“微粒说”是占统治地位的。到了18和19世纪,人们发现了许多新的光学现象,其中单色点光源通过小圆孔照到屏上的光斑不是简单的圆形亮斑,而是呈现一圈一圈明暗相间的光强分布(如图27.1所示),该现象最令人费解,上述两种理论都难以圆满解释这一现象。
  • 1816年,年仅28岁的菲涅耳在巴黎法兰西科学院发表论文,提出了解释这一现象的新理论。他以“波动说”为基础,认为这是光波在圆孔上发生衍射的结果,即光的直线传播定律只是一个近似,光波在经过小孔或物体边缘时,会明显的发生偏离直线传播的衍射现象。他用很巧妙的方法详细计算了圆孔衍射的光强分布,与实验结果符合得很好.但是,菲涅耳的理论却遭到许多著名科学家的反对。其中数学家泊松的反对最严峻,他的论据是:如果菲涅耳的理论是对的,那么,若把圆孔改为圆盘,则在圆盘阴影的中心必定有一个亮点,而这“当然是不可能的”。面对泊松的挑战,菲涅耳无言以对:的确,泊松的推论是严谨的,而谁又见过圆盘阴影的中心有亮点呢?但是,菲涅耳仍深信自己的理论是正确的,就是说,他相信圆盘阴影中心应该有一个亮点!在他的好朋友、实验物理学家阿喇果的帮助下,经过艰苦努力,克服许多困难,终于从实验上证明了圆盘阴影中心的确有一个亮点,在1818年法兰西科学院为衍射问题发起的悬赏征文活动中,菲涅耳的论文荣获第一名。全体评委,包括曾经激烈反对过他的泊松,都投了赞成票。光的衍射理论从此得到了科学界的普遍承认。阿喇果实验中看到的圆盘中心的亮点被称为“泊松亮点”。
  • 当年,要看到泊松亮点是很困难的,原因是难以得到很亮的单色点光源。现在有了激光,从实验中观察泊松亮点已不再困难。本实验将观察圆孔与圆盘衍射的奇妙现象,包括泊松亮点。
  • 半导体激光器(或氦氖激光器)1支,
  • 多孔转盘1只,硬币若干枚
  • exp/selfstudy/27.txt
  • 最后更改: 2010/03/16 15:58
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