“衍射”的研究历程

“衍射”这个词源于拉丁语词汇diffringere,意为“成为碎片”,最早是由意大利人弗朗西斯科·格里马第(Francesco Grimaldi)于1665年发现光的衍射效应并创造这个词加以描述。

格里马尔里是波洛尼亚大学教授,在他死后约两年问世的一本书里发表了他的最重要的发现。他让一束光通过两个(前后排列的)狭缝后投射到一个空白屏幕上。他发现,投射到该表面上的光带比进入第一道缝时的光束略微宽些。所以他认为,这束光在狭缝边缘向外有所弯曲,他把这个现象称为衍射。这显然,衍射光线绕过障碍的一种情况,对于波而言,这种情况是存在的,而粒子则不然;因此格里马尔迪认为光是一种波现象。更为异乎寻常的是,他观察到光带在其终端显示出一至三道彩色条纹。他无法解释这种现象,直到一个半世纪以后的夫琅和费时期,此现象才获得解释而加以利用。

这说明:“光不仅会沿直线传播、折射和反射,还能够以第四种方式传播,即通过衍射的形式传播。”

1803年,30岁的托马斯·杨进行了一项非常著名的实验,他让通过一个小针孔S’的一束光,再通过两个小针孔S1和S2,变成两束光,现象显示,在光屏上看见了明暗相间的干涉图样,后人称之为“双缝实验”。所以,这两束来自同一光源的光发生了干涉。后来,又以狭缝代替针孔,进行了双缝实验,得到了更明亮的干涉条纹。

对于明暗条纹,他把这归因于光束通过两条狭缝后衍射产生的干涉现象,并进一步推测光一定具有波动的性质。

(托马斯·杨第一个测量了7种光的波长,最先建立了三原色原理:指出一切色彩都可以从红、绿、蓝这三种原色中得到。杨对弹性力学也很有研究,后人为了纪念他的贡献,把纵向弹性模量称为杨氏模量。)

当时,光的粒子说和波动说都遇到了不能解释的现象:如果光是粒子,为什么两束光互相穿过却不干扰,发生相互碰撞而被撞开现象呢?互相穿过互不干扰正是波的性质。如果光是波,就应该像水波一样需要介质来传播波。可是光却为什么可以在真空中传播呢?难道真空还有物质?

为了摆脱这个难题,波动说派假设了真空中有一种看不见、摸不着的介质“以太”,来作为光传播的介质。

 

 

 

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