反射镜反射的粒子和波

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从光滑表面反射时的行为。

本辅导课程使用单色红光（光子）粒子以大约60度的入射角撞击反射镜的表面进行初始化。从表面反弹后，粒子以与入射角相等的反射角（从垂直于反射镜的平面测量）返回空间。位于反射镜下方的粒子/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。

波和粒子理论的一个很好的比较涉及到当光从光滑的镜面反射（如反射镜）时所发生的差异。波浪理论推测，光源发出的光波在所有方向上传播。在撞击镜面时，波会根据到达角度反射，但是每个波都会反转到前面以产生反转图像（图1）。到达波的形状强烈依赖于光源离镜子多远。来自近光源的光仍然保持球面高度弯曲的波前，而从距离源发出的光线将更多地传播，并以几乎平面的波前影响反射镜。

就反射现象而言，光的粒子性质的情况比折射的情况要强得多。由光源发出的光，无论是接近还是远，以粒子流的形式到达镜面，其从光滑表面弹开或反射。因为粒子非常小，所以传播的光束中有很大数量的粒子，它们并排地靠在一起。在撞击镜面时，粒子会从不同的点反射回来，所以它们在光束中的顺序在反射时会反转，产生一个反转的图像，如图1所示。粒子和波浪理论都充分解释了光滑表面的反射。然而，粒子理论还表明，如果表面非常粗糙，粒子会以各种角度反弹，散射光。这个理论非常符合实验观察。