光也能不沿直線傳播——光衍射時光強的檢測

　　衍射現象是指波遇到障礙物時偏離原來直線傳播的物理現象，這是波所具有的的特性。下面是衍射圖解。

　　正是由于波的衍射特性，科學家們證明了光也是一種波。著名的試驗莫過于泊松亮斑了，在早期經典物理學時期，關于光的本性有兩種觀點，即波動論和粒子論（當然現在已經知道其實是波粒二象性）當時的數學家泊松是堅定的粒子論者，他對光的波動說很不屑。我們知道，波是可以產生衍射的，于是泊松為了推翻光的波動說就用很嚴謹的數學方法計算，得出的結論是“假如光是一種波，那么光在照到一個尺寸適當的圓盤時，其后面的陰影中心會出現一個亮斑”這在當時看來是一個很可笑的結論，影子的中心應該是最暗的，如果光是波動的反而成了最亮的地方了。泊松自認為這個結論完全可以推翻光的波動說，然而物理學家菲涅爾的試驗卻使泊松大跌眼鏡——事實的確如此，在陰影的中心就是有一個亮斑。

　　泊松本來想推翻光的波動說，結果反而又一次證明了光的波動性。由于圓盤衍射中的那個亮斑是由泊松最早證明計算出來的，所以叫做“泊松亮斑”。

　　具體地來說就是：泊松亮斑:當光照到不透光的小圓板（小圓板尺寸比光波長小）上時,由于衍射現象部分波會發生方向偏移。在圓板的陰影中心出現的亮斑(在陰影外還有不等間距的明暗相間的圓環)。

　　本期實驗研究由衍射光柵產生的單色衍射圖案上的光強度的變化。

　　所需設備：DrDAQ數據記錄器、衍射光柵（可以用羽毛代替）、單色激光。

　　實驗設置如下圖所示。

　　激光和光柵被固定在適當位置，顯示衍射圖案的幕布應放在光柵之外約5cm的白卡上（光柵在激光源與幕布之間）。DrDAQ的光傳感器固定在幕布上光照區域，光傳感器能檢測衍射圖案后各個光條的光強（事實上肉眼也可辨別）。實驗中無論PicoLog還是 PicoScope軟件都可以用于這個實驗。當選擇PicoLog時，要設置為每100毫秒從光傳感器中取樣1一次。

　　進行實驗：PicoLog設置為開始記錄數據并顯示結果圖（軸設置為自動）。

　　一旦記錄開始，DrDAQ在與光軸成直角的衍射圖案上緩慢移動。最大值和最小值的模式應該開始出現在圖表上。

　　問題和結果的討論

　　1.解釋為什么衍射發生？

　　2.為什么最低光照水平不會下降到零？

　　3.如果DrDAQ遠離衍射光柵，該圖案將如何受到影響？

　　4.為什么所有的最大值不是在相同的高度？

　　進一步研究

　　1.使用不同色光進行實驗。

　　2.嘗試在光傳感器上放置一個小開放的紙管，以減少背景光的拾取。

　　3.嘗試在光傳感器前面放置一個紅色濾光片和/或1mm狹縫，以盡量減少環境光線并提高分辨率。

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