“光的衍射”实验改进

陈浔颖

(位育中学 上海 200231)

1 原教材中的实验

原教材中的2521型学生实验仪的单缝是采用真空镀铬工艺镀铬在玻璃片上．镀铬的部分像镜子一样反光，不能透光；不镀铬的部分(即单缝所在位置)则透光．将此单缝与激光器、光屏依次安装在光具座上．调整三者的高度(使之在同一水平线上)和距离，使激光照射单缝，在光屏上投下的衍射条纹．

在实际教学过程中，教师除了要让学生观察到单缝衍射的图样外，还希望通过实验让学生观察产生明显衍射的条件及不同缝宽的衍射图样的不同，而原器材中只是配有两种不同缝宽的单缝，这是此仪器的不足之一；其次，我们知道光不仅遇到狭缝会出现衍射现象，在遇到障碍物时一样会出现衍射现象，而该仪器就无法做到这点，这是此仪器的不足之二.那么有些教师就想到取下单缝，在光具座上一次一次地安装不同粗细的障碍物，虽然可以在光屏上观察到投下的衍射条纹，但在实际操作中，每换一次障碍物都要调整位置使其在激光的光路上，这样，课堂的效率就变得不高，基于此原因改进实验仪器如下．

2 改进后的实验

(1)实验器材

氦-氖激光器1个，螺旋测微器2个，光具座1台，光屏1个(自制)，矩形钢片(2 mm×15 mm×0.5 mm)1条.

(2)制作过程

单缝的制作：在其中一个螺旋测微器上固定一个螺丝，使其能固定在光具座上，如图1(a)所示.

障碍物的制作：在另一个螺旋测微器上固定一个螺丝，并在测微螺杆的中心安装矩形钢片，如图1(b)所示.

图1

光屏的制作：空的大纸盒在其底部用双面胶贴上黄色的KT板(底色为黄色，反射和吸收红色激光都不是最强，教室演示效果较好).

(3)实验方法

单缝衍射实验：将激光器和作为单缝的螺旋测微器依次安装在光具座上．调整二者的高度(使之在同一水平线上)和距离(光源与单缝距离为20 cm，单缝和光屏距离为180 cm)，使激光照射在螺旋测微器的小砧和测微螺杆之间的缝的中心，在光屏上投下激光的光斑，此时观察不到衍射条纹；旋转微调旋钮改变小砧和测微螺杆之间的缝宽，则光屏上开始出现衍射条纹；继续旋转微调旋钮，可以观察到衍射条纹随着缝宽变化的规律，中央亮纹的宽度越来越宽．

障碍物衍射实验：将激光器、作为障碍物的螺旋测微器依次安装在光具座上．调整二者的高度(使之在同一水平线上)和距离(光源与障碍物距离为15 cm，障碍物和光屏距离为180 cm)，使激光照射螺旋测微器的障碍物的中心，此时在光屏上投下的障碍物的影子，观察不到衍射条纹；旋转微调旋钮改变障碍物的挡光宽度，则光屏上在障碍物的边缘开始出现衍射条纹；继续旋转微调旋钮，直到障碍物平面和光具座水平为止，此过程中可以观察到随着障碍物挡光的宽度越来越窄衍射条纹越来越明显，中央亮纹的宽度越来越宽．

3 改进后实验的优点

该实验装置经过这样的改进后通过课堂教学实践发现效果非常得好．可以简便地连续改变障碍物的挡光宽度及狭缝的宽度，很大地节约了课堂演示的时间，从而实现实验的目的，既让学生观察到了光的衍射现象，同时了解产生明显光的衍射现象的条件，并观察到光的衍射条纹随障碍物及单缝的宽度改变的规律，可谓一举多得．