泊松亮斑和小孔衍射都是光的衍射现象,但是它们在图像形成上存在一些区别。
泊松亮斑是在一个光源背后留下像一个小点的光强衍射图案。
具体来说,当光经过小孔传播时,周围的繁多光线被自发地绕过该点向前散射,并干扰光通过这一点时的光路,形成了类似圆环形的亮斑。
泊松亮斑是以非常强烈的中央亮点为中心的,周围渐渐变暗的分层环形,层层光环逐级缩小,最终消失。
小孔衍射则是通过一个小孔将光线散射到较远的物体表面后,使得光线重新叠加形成新的图案。
具体来说,当光通过细小的孔时,光线会弯曲并散射,形成像小点一样的衍射斑点。
衍射斑的大小与孔的大小有关,较小的孔会产生更明亮的斑点,而较大的孔则会产生更模糊的斑点。
总的来说,泊松亮斑和小孔衍射都是光的衍射现象,但是泊松亮斑是在小孔之后形成的,图像区别为中心是强烈的光点,周围繁多的光线形成圆环状分布;而小孔衍射则是在小孔里的光线经过散射重新组合形成的图案,呈点状。
泊松亮斑与小孔衍射的图像区别在于泊松亮斑是由于点光源在近似无限远处照射一个孔径无限小的圆形屏幕,光线通过此圆形屏幕衍射所产生的一组光强分布的亮斑,而小孔衍射则是由于光通过狭小的孔径进行衍射,形成的后方光斑的图像。
由此可见,泊松亮斑产生的图像区别在于其是由点光源在近似无限远处照射所产生的,而小孔衍射则是由光线穿过狭小的孔径所产生的。
在物理学中,泊松亮斑和小孔衍射都是重要的物理现象,在光学领域被广泛应用。
对于泊松亮斑的研究可以帮助我们更好地理解和应用光的干涉和衍射的原理,而小孔衍射研究则可用于测量物体的尺寸、角度和形状等,对于实际应用中的成像系统有着很大的作用。
泊松亮斑
中文名泊松光斑
外文名Poisson bright spot
别名泊松亮斑
性质一种光学现象
概述1818年法国著名的数学家泊松在巴黎科学院研究菲涅耳的论文时指出:按照菲涅耳的理论,如果让平行光垂直照射不透光的圆盘,那么在圆盘后面的光屏上所留下的黑影中央将会出现一个壳斑,这是因为垂直圆盘的平行光照射时,圆盘边缘将位于同一波阵面上,各点的相位相同,它们所发生的子波到达黑影中央的光程差为零,应当出现增强干涉,即应有一个亮斑。
这种现象当时人们从未看到也从未听说过,泊松原想以不能观察到这一亮斑来否定菲涅耳原理和惠更斯的光的波动理论,但菲涅耳和阿喇果在操作十分困难的条件下却做出了相应实验后来用实验得到了这个亮斑,从而有力地证明了光的波动理论。后来人们为了纪念这一极具戏剧性事实,就把衍射光斑中央出现的亮斑(或暗斑)称为泊松光斑。
实验步骤1、氦氖激光器发出的激光束凹透镜扩束(调整凹透镜高低,使激光束通过凹透镜光心);
2、利用小磁铁把钢珠吸牢在透明薄膜片上,并把透明薄膜片固定与光屏架上;
3、调整薄膜光屏架在光具座上的位置,同时调整钢珠在薄膜片上的位置(找到光斑大小与钢珠大小差不多的位置),如图所示凹透镜与薄膜光屏架之间距离约35cm;
4、在光具座上装上白光屏,调整白光屏到薄膜片的距离,就能从白光屏上清晰的看到小钢珠阴影的中心产生一个亮斑。
由来1814年,菲涅耳开始致力于光的本性的研究,他再度重现了托马斯·扬(ThomasYoung)于1801年建立的光的双缝干涉实验,并用惠更斯子波原理对这一现象作出完美的解释。与此同时,他开始研究小孔衍射问题。
1817年,法国科学院举行了一次关于光的本性问题的科研成果最佳论文竞赛,菲涅耳加紧了研究工作;他在他弟弟的帮助下,成功地提出了惠更斯——菲涅耳原理(后人的称呼),他用这一原理出色地解释了光的直线传播规律,提出了光的衍射理论的子波解释,并于1818年提交了论文。科学院成立了一个评委会,评委会的成员中有波动的支持者阿拉哥(D。F。Arago1786—1853)。
有波动说的反对者泊松(D。S。Poisson1781—1840),毕奥(J。Biot1774—1862)、拉普拉斯(P。S。Laplace1749—1827),有一中立者盖·吕萨克(L。T。Gay-lussac1778—1850)。尽管不少成员不相信菲涅耳的观念,但是最终还是被菲涅耳数学上的巨大成功及其与实验上的一致性所征服,并授予他优胜奖。
泊松想推翻菲涅耳的观点,就借助于波动理论对衍射理论进行详细地分析。他发现:用一个圆片作为遮挡物时。光屏的中心应出现一个亮点(或者用圆孔做实验时,应该在光屏的中心出一个暗斑),这是令人难以相信的事实,过去也未曾有人见到过。