“光干扰”实验的改进_光的干涉论文

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      在人教版高中物理选修教材3-4第十三章第二节“光的干涉”教学中,实验涉及光的干涉图样,因为光的干涉现象在日常生活中难以观察到,所以学生对干涉现象的认识多半限于教材的描述,他们感觉很抽象,无法深入理解。在教学中,若能成功做好“光的干涉”实验,则可以化抽象为形象,增强学生的感性认识,从而更好地理解光也是一种波。

      现有教材对光的干涉现象的演示方法是:在暗室中用氦氖激光器发出的红色激光照射金属挡板上两条平行的狭缝,从而观察光的干涉情况。若按教材上的装置来做,虽然能得到干涉条纹,但该方法有诸多不足之处:激光的安装调节很繁琐,需花费很长的时间才能达到较理想的效果,且激光发生器装置的一些附件还很容易损坏。此外,双缝不仅需要专业厂家生产,而且整套装置很昂贵,容易刮花,很多学校难以承受。

      许多教师也曾做过在光盘或熏黑的玻璃上刻双缝的实验尝试,然而在光盘上刻双缝,双缝间的距离无法刻得较近,且刻出来的缝很不平整,因此得到的干涉图样的亮暗条纹界限不是很清楚。而在熏黑的玻璃上刻双缝,不仅不方便制作,而且在操作中很容易把缝擦掉,若再重新制作则会耽误时间。

      笔者从小孩玩气球中得到启示,采用在气球皮上刻双缝的办法,经过多次实验发现,该方法克服了上述弊端,效果非常好。

      一、教具制作

      1.双缝的制作。取较长较宽且颜色深的气球皮,用长剪刀将其剪成长条形,取两块一样的刀片(长约8~10cm,笔者用的是长为10cm的美工刀片),在两刀片间夹一层纸(纸厚度约为0.1~0.15cm),再用胶布将刀片的一端缠起来制成双刀片,用双刀片在气球皮的中间沿拉伸方向轻轻一划,注意尽量一刀到位,这样就得到了两条平行的双缝。

      2.光源的选取。采用电化教学中常用的激光笔作为光源(该激光笔有多种颜色,可以演示不同颜色光的干涉现象),若从成本考虑,则可采用市面上玩具店所卖的玩具激光笔。

      3.其他器材。多孔塑料面板(若实验室没有,则可以用钻了孔的木板代替)和配套的插头、金属棒、夹子。

      二、实验过程

      1.光源和双缝的固定。

      (1)将多孔面板竖直放置于平面上。

      (2)把光源用金属扣固定在插头上,并将插头插入多孔面板中。

      (3)在光源前面8~10 cm处插入两金属棒,用金属夹子将气球皮两端固定在金属棒上,注意要使双缝与金属棒垂直,这样做便于实验现象的观察和双缝间距的调节。另外,要使光源所在直线与气球皮垂直并在双缝处相交,如图1所示。

      

      2.打开光源,以墙为屏,观察光的干涉图样,如图2所示。

      

      3.移动多孔板,改变双缝与屏间的距离,观察干涉图样,如图3所示。

      

      4.转动金属棒使气球皮拉长,改变双缝间的距离,观察干涉图样的变化,如图4所示。

      

      5.更换光源颜色,重复以上步骤,观察光的干涉图样,如图5所示。

      

      三、实验优点

      1.该装置简单、轻便,便于上课时携带。

      2.易于调试,能得到非常清晰的干涉条纹,实验现象很明显。

      3.通过拉伸气球皮,能够很方便地改变双缝的间距,弥补了原实验装置不能改变双缝间距的不足。

      4.光源采用常用的激光笔,不仅不需要调试,可直接使用,而且可以非常方便地更换不同颜色的激光笔进行实验。

      5.可以变演示实验为学生探究性实验。

      6.所有实验器材取材方便,价格便宜,易于在各学校特别是农村学校进行推广。

      7.还可以演示光的单缝衍射现象。

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