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高中物理
第十三章 光学
光的衍射
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更新:
2025-06-02 03:43
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光的衍射
光具有波动性,除了能发生干涉,也一定会产生衍射。但是在日常生活中,我们通常观察到光沿直线传播,并没有绕过障碍物到达其背后的阴影区域。可见,观察光的衍射也需要满足一定的条件。 对于机械波而言,障碍物或孔隙的尺寸与波长相差不大时才能观察到明显的衍射现象。由于光波的波长很短,远小于常见物体的尺寸,所以一般可以近似地认为光是沿直线传播的。在日常生活中,我们易忽略光的衍射现象。 在如图 4–28 所示的装置中,用激光照射狭缝,改变狭缝的宽度,观察光屏上光强分布的变化。 {width=400px} 图 4–28 单缝衍射实验装置图 实验观察到,光屏上被照亮的范围比缝的宽度大得多,而且出现了明暗相间的分布(图 4–29);若将狭缝改为小圆孔,也会有类似的现象,在光屏上出现明暗相间的同心圆环(图 4–30)。  当光在传播过程中遇到孔隙(或障碍物)后,偏离原来的直线传播方向绕过孔隙(或障碍物)继续传播的现象称为光的衍射。 ## 泊松亮斑 1818 年,法国科学院组织了一次竞赛,目的是要解决光到底是粒子还是波的问题。年轻的工程师菲涅耳(A-J. Fresnel,1788—1827)在其投送的论文中按照波动说的理论深入地研究了光的衍射,提出了解决衍射问题的数学方法。竞赛评委泊松(S. D. Poisson,1781—1840)是波动说的反对者,他认为菲涅耳的论文有问题。根据菲涅耳的分析他推演出,如果把不透光的小圆盘放在光束的中心,圆盘影子的中心竟然会出现一个亮斑!泊松认为这是非常荒谬的,波动说可以休矣。但不久之后,竞赛委员会的主席阿拉果(F. Arago,1786—1853)却在实验中发现圆盘影子的中心确实存在亮斑。泊松的计算反而为光的波动说提供了有力支持。毕竟这个亮斑是由泊松首先推演出来的,为了纪念泊
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