粒子和声波衍射

一种观点认为，光在本质上是波状的，产生的能量穿过空间，其方式类似于被落下的岩石扰动后，在一个静止的池塘表面扩散的波纹。相反的观点认为，光是由稳定的粒子流组成的，很像从花园的软管喷嘴喷射出来的小水滴。本交互式辅导课程探讨粒子和波在被不透明表面衍射时的行为。

本辅导课程使用单色红光（光子）粒子以大约90度的入射角撞击不透光光阑的表面进行初始化。遇到光阑时，粒子要么被偏转（未图示），要么不偏不倚地通过物体。位于光阑下方的粒子/波滑块可用于将粒子束变形为平面波前。在变成波之前，粒子以波的形式排列。光波通过衍射（或弯曲）进入不透明屏障后面的阴影区域与光阑相互作用。可以使用鼠标光标在迎面而来的波或粒子前面来回拖动不透明光阑。

当粒子和波遇到物体的边缘并形成阴影时，它们的行为也会有所不同。（图1）。牛顿很快在1704年出版的Opticks一书中指出，“光永远不会沿着弯曲的通道前进，也不会弯曲到阴影中”。这个概念与粒子理论是一致的，它提出光粒子必须总是以直线行进。如果粒子遇到屏障的边缘，那么它们将投射阴影，因为未被屏障阻挡的粒子以一条直线继续，并且不能在边缘后面散布。在宏观尺度上，这一观察结果几乎是正确的，但它不符合从小得多的光衍射实验获得的结果。

当光线穿过狭窄的狭缝时，光束扩散并变得比预期的宽。这一基本重要的观察结果为光波理论带来了大量的可信度。像水中的波浪一样，遇到物体边缘的光波似乎围绕边缘弯曲并进入其几何阴影，这是一个不直接被光束照射的区域。这种行为类似于缠绕在木筏端部的水波，而不是反射。