當(dāng)單色光照射在寬度小于或等于光源波長(zhǎng)的小圓板或圓珠時(shí)，會(huì)在之后的光屏上出現(xiàn)環(huán)狀的互為同心圓的衍射條紋，并且在所有同心圓的圓心處會(huì)出現(xiàn)一個(gè)極小的亮斑，這個(gè)亮斑就被稱為“泊松亮斑”。形成的原因是由于光的衍射，可以利用衍射公式來(lái)具體計(jì)算?？捎?jì)算的量包括明暗條紋間距的規(guī)律和亮斑的相對(duì)大小。

歷史

橫波

1678年惠更斯向法國(guó)科學(xué)院提交了著作《光論》。在書(shū)中，惠更斯把光波假設(shè)為一橫波，推導(dǎo)和解釋了光的直線傳播、反射和折射定律，書(shū)中并未提到關(guān)于光譜分解為各種顏色的問(wèn)題。

沖量

惠更斯的光的波動(dòng)理論是研究碰撞現(xiàn)象的一個(gè)直接結(jié)果，他認(rèn)為光是一種問(wèn)題沖量，他類似于球與球之間的沖量的傳遞，這一研究代表了光學(xué)研究中物理觀念和數(shù)學(xué)觀念的聯(lián)合。波動(dòng)說(shuō)的復(fù)興：英國(guó)物理學(xué)家托馬斯·楊（Thomas Young,1773.6.13-1829.5.10），法國(guó)物理學(xué)家菲涅耳（Augustan Jean Fresnel,1788.5.10-1827.7.14）托馬斯·楊于1801年提出干涉理論。利用干涉觀念成功解釋了牛頓環(huán)，同時(shí)也成為第一個(gè)近似測(cè)定波長(zhǎng)的人。在1807年出版的《自然哲學(xué)和機(jī)械工藝講義》中對(duì)光的干涉再次作了解釋。

實(shí)驗(yàn)

菲涅耳實(shí)驗(yàn)

利用兩個(gè)與小孔或不透明障礙物邊緣都無(wú)關(guān)的小光源，用兩塊彼此接近180°角的平面金屬鏡，避開(kāi)衍射，由反射光束來(lái)產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。并運(yùn)用大量工具進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算，使實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與計(jì)算結(jié)果一致，被授予優(yōu)勝獎(jiǎng)。菲涅耳用波動(dòng)說(shuō)解釋影子的存在和光的直線傳播，并指出光的干涉現(xiàn)象和聲音的干涉現(xiàn)象所以不同，是由于光的波長(zhǎng)短得多。

小結(jié)

1818年，法國(guó)科學(xué)院提出了征文競(jìng)賽題目：一是利用精確的實(shí)驗(yàn)確定光線的衍射效應(yīng);二是根據(jù)實(shí)驗(yàn)，用數(shù)學(xué)歸納法推求出光通過(guò)物體附近時(shí)的運(yùn)動(dòng)情況。在法國(guó)物理學(xué)家阿拉果與安培的鼓勵(lì)和支持下，菲涅耳向科學(xué)院提交了應(yīng)征論文。

他用半波帶法定量地計(jì)算了圓孔、圓板等形狀的障礙物產(chǎn)生的衍射花紋。菲涅耳把自己的理論和對(duì)于實(shí)驗(yàn)的說(shuō)明提交給評(píng)判委員會(huì)。參加這個(gè)委員會(huì)的有：波動(dòng)理論的熱心支持者阿拉果;微粒論的支持者拉普拉斯、泊松和比奧;持中立態(tài)度的蓋.呂薩克。菲涅耳的波動(dòng)理論遭到了光的粒子論者的反對(duì)。

在委員會(huì)的會(huì)議上泊松指出，根據(jù)菲涅耳的理論，應(yīng)當(dāng)能看到一種非常奇怪的現(xiàn)象：如果在光束的傳播路徑上，放置一塊不透明的圓板，由于光在圓板邊緣的衍射，在離圓板一定距離的地方，圓板陰影的中央應(yīng)當(dāng)出現(xiàn)一個(gè)亮斑，在當(dāng)時(shí)來(lái)說(shuō)，這簡(jiǎn)直是不可思議的，所以泊松宣稱，他已駁倒了波動(dòng)理論。菲涅耳和阿拉果接受了這個(gè)挑戰(zhàn)，立即用實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)了這個(gè)理論預(yù)言，非常精彩地證實(shí)了這個(gè)理論的結(jié)論，影子中心的確出現(xiàn)了一個(gè)亮斑。

這一成功，為光的波動(dòng)說(shuō)增添了不少光輝。泊松是光的波動(dòng)說(shuō)的反對(duì)者，泊松根據(jù)菲涅耳的計(jì)算結(jié)果，得出在一個(gè)圓片的陰影中心應(yīng)當(dāng)出現(xiàn)一個(gè)亮點(diǎn)，這是令人難以相信的，過(guò)去也從沒(méi)看到過(guò)，因此泊松認(rèn)為這個(gè)計(jì)算結(jié)果足夠證明光的波動(dòng)說(shuō)是荒謬的。但是恰巧，菲涅耳和阿拉果在試驗(yàn)中看到了這個(gè)亮斑，這樣，泊松的計(jì)算反而支持了光的波動(dòng)說(shuō)。

過(guò)了不久，菲涅耳又用復(fù)雜的的理論計(jì)算表明，當(dāng)這個(gè)圓片的半徑很小時(shí)，這個(gè)亮點(diǎn)才比較明顯。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，果真如此。菲涅耳榮獲了這一屆的科學(xué)獎(jiǎng)，而后人卻戲劇性地稱這個(gè)亮點(diǎn)為泊松亮斑。菲涅耳開(kāi)創(chuàng)了光學(xué)的新階段。他發(fā)展了惠更斯和托馬斯·楊的波動(dòng)理論，成為“物理光學(xué)的締造者”。