一种光的衍射教学演示仪

林 珠 王 格 彭保进 郑圆成

（浙江师范大学数理与信息工程学院，浙江 金华 321004）

现行人教版高中《物理》选修3-4教材中，对“光的衍射”这一节的处理往往是基于单缝衍射、圆孔衍射和圆盘衍射3个实验，以此说明光发生明显衍射的条件和现象，不具新意.在实际教学过程中，由于所需仪器昂贵、操作过程复杂、现象不明显等原因，很多教师在课堂中往往不进行实验演示，而是通过课件里的图片进行说明、讲解过程.另一方面，所列举的衍射现象无非就是单缝衍射、泊松亮斑等，不具新意.

基于以上现象，本实验利用光的衍射的原理及特点，设计出一种具体操作简单方便、效果明显、成本较低的教学演示仪用于课堂教学.与此同时，加深学生对光的衍射的理解，丰富课堂内容，使课堂教学充满生气.

1 实验装置

本实验采用惠更斯-菲涅耳原理：任何时刻波面上的每一点都可以作为次波的波源，各自发出球面次波；在以后的任何时刻，所有这些次波波面的包络面形成整个波在该时刻的新波面，在障碍物外的光场中任一点的光振动为

其中C为比例系数，K（θ）为倾斜因子.

传统衍射实验一般都是让激光器射出激光，照在表面被挖出形状的挡板上，最后在接受屏上观察现象.而本实验用520～570nm激光笔代替传统实验的激光器，用针头挤出的污水滴代替挡板，用墙代替接受屏.打开激光器后，激光将绕开污水滴发生菲涅耳衍射.由此，在接受屏（或墙）上就会出现明显的衍射图样，甚至能看到微生物.

图1

实验装置如图1所示，（1）滑轨；（2）远红外石英管固定卡子；（3）激光指示器；（4）滑块；（5）悬挂架；（6）针筒；（7）接收屛或墙.

2 实验方法

将装置按图1所示固定，放置在光线较暗的教室里.用针筒吸入所需观察的污水并放置于悬挂架上，轻推针筒推杆，使针筒头部悬挂一滴体积最大的污水滴.调节针筒高度，使水滴和激光笔光路保持在同一水平线上.打开激光笔，通过滑动装置1（滑轨）调节装置离光屏（或墙）的距离，直至成像效果最清晰.