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[图文]对光的干涉实验改进
 
作者:王芦苇    文章来源:本站原创    点击数:21    更新时间:2017/12/27
 
对光的干涉实验改进

福建省南平一中  王芦苇

摘要:对已有的光的干涉实验进行改进,提高分组实验的完成速度。进而提高高中课堂效率,增加学生兴趣。

关键字:光 干涉 激光笔

  光学这两章,尤其是光的波动性,在高中物理中所占的比例不大,难度也不高。但其在物理学中的地位却比其在教材中的篇幅要重要许多。这两章的知识多为日常生活所难见,或学生见而不知,而通过实验又多可展现出来,同时与近现代物理联系比较紧密,因此,在培养各种类型学生的科学素养,理科专业学生对物理学的兴趣,帮助部分学生确立从事物理学专业研究的发展方向上可以起到很大的作用。下面笔者以干涉实验为例,利用激光笔简化光学实验。

一、 原有干涉实验:

1、原实验原理:

单色光通过单缝后,经双缝产生稳定的干涉图样,图样中相邻两条亮(暗)条纹间的距

Δy与双缝间的距离d、双缝到屏的距离l、单色光的波长λ之间满足λ=d·Δy/l.

2、原实验器材:

双缝干涉仪,即:光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头,另外还有学生电源、导线、刻度尺.

3、观察与记录

(1)调整单缝与双缝间距为几厘米时,观察白光的干涉条纹.

(2)在单缝和光源间放上滤光片,观察单色光的干涉条纹.

(3)调节测量头,使分划板中心刻度线对齐第1条亮条纹的中心,记下手轮上的读数a1;转动手轮,使分划板向一侧移动,当分划板中心刻度线与第n条相邻的亮条纹中心对齐时,记下手轮上的刻度数a2,则相邻两条纹间的距离Δy=n-1(|a1-a2|).

(4)换用不同的滤光片,测量其他色光的波长.

4、原有实验室配置的干涉、衍射实验器材在教学中的几个缺点:

①实验设备经过单缝的光经常无法与双缝平行。

②经过单缝的光太微弱无法成现在屏上。

③屏与双分的距离太近,成干涉、衍射图样太小无法测量。

④光源的亮度不足无法做到单色光的干涉、衍射实验。

  由于以上问题,学生在干涉、衍射实验中,主要时间都用在安装实验器材和调整实验上。但很多学生在课堂上可能还是无法看见实验现象,更无法观察与记录。基于以上原因对干涉实验进行一下改进。

二、改进实验

1、实验原理:

 利用激光笔单色性好、平行度好、光源集中特点代替单色光和单缝。

2、实验器材 

①买一支玩具激光笔,注意选用射出的红色光束较粗点为好(射出 2米 远时,光束直径约为2厘米,且亮度要高)。  

把学生分组做实验用的双缝干涉仪上的双缝和单缝拆下来.

③    找一个带夹子的铁架台,以固定装置。  

3、演示方法  

①将激光笔固定在铁架台的夹子上(也可直接用手拿着),使缝对着白色的墙壁,离墙约为3米 。  

②开启激光源,白色墙壁上可见明暗相间的红色条纹,亮条纹可达8—10条,条纹长度可达3—4厘米。  

③增大或减小双缝与墙壁间的距离,可见条纹间距增大或减小。  

④保持双缝与墙的距离不变,改用间距较小的双缝时,条纹间距明显增大。  

⑤换用单缝时,按上述操作可观察到明显的单缝衍射现象。  

(如果在暗室或晚上演示效果更佳。)  

兴趣是学生主动性的重要来源,带着兴趣完成高二的学习进入高三,对高三一年的复习是很有帮助的.教学中要立足于做好实验,要贴近生活,要贴近新科技。利用激光笔对大部分的光学实验都可以进行改进。如:光的折射,光的全反射,光的衍射,牛顿环等。改进的结果使分组实验简单易操作作。

参考文献:《普通高中课程标准实验教课书》

《湖南中学物理》中魏金华的《妙用激光笔做好光学实验》