泊松亮斑的原理是光的衍射。使用单色波(比如激光)照射一个尺度比较小的圆屏或者圆球,可以在圆球后方适当距离处在圆球阴影的中心观察到一个亮斑,这就是泊松亮斑。观察到泊松亮斑的最佳圆球尺寸应该与单色光波长相当(可见光约500纳米左右);实验上,圆球直径在一到两个毫米时,仍能观察到肉眼可见的泊松亮斑。
当单色光照射在一定尺寸的小圆板或圆珠时,会在之后的光屏上出现环状的互为同心圆的衍射条纹,并且在所有同心圆的圆心处会出现一个极小的亮斑,这个亮斑就被称为泊松亮斑。
这个亮斑的出现是对光的波动性的一个很好的证明。有趣的是,虽然这个现象是由最早计算得到它的法国物理学家西莫恩·泊松命名,但泊松却是企图利用“中心点的光穿过障碍物到达光屏”这个与常识相违背的结论来推翻光的波动说。除光外,在其他物质流的衍射现象中也能发现泊松亮斑的存在。