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泊松亮斑说明光具有波动性,光的波动性之泊松亮斑介绍

发布时间:2023-07-16 21:36:21编辑:温柔的背包来源:

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泊松亮斑说明光具有波动性,光的波动性之泊松亮斑介绍

在光学中,泊松斑、阿拉戈斑或菲涅尔斑是根据菲涅尔衍射理论出现在圆形物体阴影中心的亮点。这个光斑在发现光的波动性和证明光的波动性方面发挥了重要作用。一个基本的实验装置需要一个“点光源”,如照明针孔或发散激光束。器件的尺寸必须满足菲涅耳衍射的要求。

当单色光照射在一个直径适当的小圆板或小珠上时,在后续的屏幕上会出现环形衍射条纹,这些条纹是同心圆,在所有同心圆的中心会出现一个微小的亮点,称为泊松亮点。现象描述:激光打在不透明的圆盘上,使圆盘边缘的每一点相当于一组二次光源。其衍射的结果是在光屏上形成的圆盘阴影中心有一个亮点,阴影边缘出现一个明暗相间的光晕。

泊松一直是一个坚持光的粒子理论的科学家。他想用这个结论推翻光的波动理论。然而,戏剧性的一幕发生了,——。这个亮点成为光波的有力证据,后人称之为“泊松亮点”。

手影和泊松亮点,一个是日常生活中常见的现象,一个是需要一定条件的实验结果。其实它们只是从两个不同的方面反映了光的本质:通常情况下,光是沿着直线传播的;在一定条件下,光会表现出波动。所以从这个意义上来说,泊松亮点完全是光传播的正常现象,它的“异常”只是一种与日常生活相悖的现象。

侧面演示

其中:dis是圆形物体的直径,是物体到屏幕的距离,是光源的波长。菲涅耳实验(历史)19世纪初,光不再以直线传播的观点受到广泛关注。托马斯杨在1807年发表了他的双缝实验。第一个阿拉戈点实验是在十年后进行的,这是一个关于光是粒子还是波的决定性实验。

当时很多人赞同艾萨克牛顿的微粒光理论,包括理论家西蒙丹尼斯泊松。1818年,法国科学院发起了一场解释光的本质的竞赛,泊松是评审团成员之一。土木工程师Augustin-Jean Fresnel提交了一个新的光波理论(在法国物理学家阿拉戈和安培的鼓励和支持下)参加了竞赛。

泊松详细研究了菲涅耳理论,作为光粒子理论的支持者,他找到了证明其错误的方法。泊松认为当菲涅尔理论的结果是圆形障碍物的阴影中会出现一个同轴的亮点时,他发现了一个缺陷,根据光的粒子理论,这个亮点应该是完全黑暗的。由于在日常情境中不易观察到阿拉戈的亮点,泊松将其解释为荒谬的结果,从而反驳了菲涅尔的理论。

然而,当时的委员会主席多米尼克弗朗索瓦让阿拉戈阿拉戈(后来成为法国总理)决定进行更详细的实验。他用蜡把一块2毫米的金属板塑成玻璃板。他成功观测到了预期的光斑,让大多数科学家相信了光的波动性,让菲涅尔赢了。阿拉戈指出,这种现象(后来被称为“泊松亮点”或“阿拉戈亮点”)早在一个世纪前就被迪利尔和马拉尔迪观察到了。

后来发现(在爱因斯坦的论文《Annus Mirabilis》中)光同样可以描述为粒子和波动。

菲涅耳开创了光学的新阶段。他发展了惠更斯和托马斯杨的波动理论,成为“物理光学的奠基人”。物理应用

物质波和阿拉戈点。2009年,利用氘分子的超音速膨胀束(中性物质波的一个例子)演示了阿拉戈点的实验。量子力学中已知像波一样运动的物质粒子。粒子的波动性质实际上可以追溯到德布罗意的假设和戴维森和贾默的实验。当检查具有一定尺寸的圆形结构时,在透射电子显微镜中可以观察到同样构成物质波的电子阿拉戈点。阿拉戈点可在对正系统中用作直线参考。

利用光斑对光束像差的敏感性来检测激光束的像差。提出了用电子显微镜显著提高天基望远镜衍射极限分辨率的方法。(参考:维基百科)黄飞

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