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图12.4 三角形狭缝的衍射图案
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五边形的小孔做起来稍微麻烦一点，读者可以试一试。但是我想大家可以猜到，那里的衍射图案应该是10道光芒。那有没有五道光芒的时候呢？很抱歉，还真没有。光的波动学告诉我们，衍射光芒都是成对出现的，所以必定是偶数个。
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我们对于光的本性的探索可谓由来已久。古希腊人认为光是人眼伸出去的无形的触须，这些触须碰到什么东西我们就能看到什么东西。圣经上说，宇宙初开之时，一片黑暗，上帝说了一句著名的话：“Let there be light! And there was light.”然后世间就有了光。到了牛顿时代，大家普遍认为光是一种微小的颗粒在空间中传播，直到清嘉庆二十三年，公元1818年，有一位叫做菲涅耳（Augustin Fresnel）的年轻人向法兰西科学院递交了一篇讨论光的本性的论文。论文指出，光是一种波动，就像水波，声波一样。光波遇到障碍物会产生衍射，绕到障碍物后面去，不同的光波相遇时可以干涉，形成明暗条纹。这个理论可以很好的解释当时最新的研究成果，杨氏双缝干涉实验。
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其时，法兰西科学院大师云集，审阅菲涅耳论文的是大数学家泊松（Siméon Denis Poisson）。泊松是牛顿的忠实信徒，所以他以极度怀疑的态度看完了菲涅耳的论文以后，敏锐地找到了其中的破绽。根据菲涅耳的理论，如果我们把一束平行光照射到一个小球上，那么在小球影子的正中间将会出现一个亮点（见图12.5）。这是因为小球虽然挡住了照射到它身上的光，但是它也扰动了从它旁边穿过的光线，从而引起了衍射。这些衍射的光线在小球影子的正中间相遇时，它们都经过了相同的路程，所以具有相同的相位以及干涉相长，那里应该出现一个相对明亮的点（当然比影子外面的直接受到光照的地方还是要暗淡的）。影子中间有个亮点？这太违背常识了嘛！所以菲涅耳的理论是错误的。
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图12.5 泊松亮斑的形成
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泊松和菲涅耳都是理论家，只能坐在书房里思考计算，谁也不服谁。这时法兰西的实验物理学家Arago站出来说，大家先别争论了，实验是检验真理的唯一标准（Arago先生后来华丽转身，改行做了法国总理）。经过仔细的实验，Arago先生宣布，他的确看到了在圆球影子中间的这个亮斑！从此，光的波动理论开始为世人所重视，最终取代了牛顿光的微粒学说。奇怪的是，这个亮斑最后还是以泊松的名字命名，虽然他最初是不相信其存在的。
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当年Arago先生做实验时，没有很好的光源，所以观测比较困难。而现在我们很容易就能得到廉价而强有力的激光，重现泊松亮斑就变得很容易了。
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动手实践
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实验材料非常简单——我们的老朋友激光二极管，以及一个直径2mm左右的小钢珠（修自行车的店铺有很多这样从轴承上卸下来的小钢珠）。接下来的事情就很简单啦，如图12.6所示，如何把小球悬挂在空中大家可以自己设计，我是用一根磁化了的缝衣针把小球吸附在了尖端。
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图12.6 泊松亮斑的实验
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然后把房里的灯关掉，凑近观看小球的影子，就会发现正中间的确有一个微弱的亮斑，如图12.7所示。我们还能看到小球和钢针在它们周围引起的衍射条纹。如果小球的直径更小一点，我们还能看到影子中间除了泊松亮斑以外，还有一些同心的明亮圆环，这些也都是衍射光干涉形成的。
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图12.7 观察泊松亮斑
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在科学史上，另外一个具有重要影响的光干涉仪器叫做迈克尔逊干涉仪。19世纪末，美国物理学家迈克尔逊通过一系列光的干涉实验，证明光在任何参考系中的速度都是恒定的。这为后来爱因斯坦先生提出狭义相对论奠定了实验基础。这个干涉仪的构造如图12.8所示。激光笔发出的激光射向反射镜A，但是在遇到反射镜之前，它首先碰到了一块分光镜（允许一部分光通过，一部分光反射的镜子。一块普通的玻璃就可以用作分光镜），一部分透过分光镜继续前进，一部分被反射，转而朝反射镜B运动。这两束光抵达镜A和镜B以后，被完全反射。从A过来的光遇到分光镜，一部分被反射向左边；从B过来的光遇到分光镜，一部分透过它继续前进。然后这两束光最后在干涉屏上相遇。取决于各自经历的路程差是光波波长的整数倍还是整数加1/2倍，它们要么干涉相长（路程相差波长的整数倍），要么干涉相消（路程相差波长的整数加1/2倍），在屏上形成美丽的条纹。由于从干涉相长到干涉相消只相差1/2个波长，这些条纹对于光所经过的路程长度的微小变化非常敏感。如果某个反射镜移动了几百纳米，我们就能看到干涉条纹移动非常明显（红色激光波长为650nm左右）。所以我们可以用它来测量非常精细的振动。
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图12.8 迈克尔逊干涉仪
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如此高精度的仪器，我们自己做一个其实也不难。找来两块小镜子，一块玻璃片（如显微镜用的载玻片）就可以了，见图12.9。把两块镜子拼成一个直角（要求不严格），把玻璃片用一个焊接台夹住，方便调整其位置。激光二极管的聚焦头稍微拧开一些，这样照射到反射镜上的就是一个比较大的光斑而不是一个点。
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图12.9 自制迈克尔逊干涉仪