陈浔颖
(位育高级中学 上海 200237)
原教材中的2521型学生实验仪的双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(即双缝所在位置)则透光.将此双缝与激光器、光屏依次安装在光具座上.调整三者的高度(使之在同一直线上)和距离,使激光照射双缝,在光屏上投下干涉条纹.
在实际教学过程中,教师除了要让学生观察到双缝干涉的图样外,还希望通过实验让学生观察不同缝宽的干涉图样的不同,而原器材中只是配有两种不同缝宽的双缝,这是此仪器的不足之一;其次,我们知道不同频率的光通过双缝产生的干涉图样是不一样的,而该仪器所配的激光器只能发射红光,因此无法对上面的现象进行演示,这是此仪器的不足之二.针对第二点,有些教师就想到在光具座上一次一次地安装白光光源,用不同颜色玻璃透光,形成不同频率光的干涉图样,虽然可以在光屏上投下干涉图样,但在实际操作中,光屏上显示的图样强度很弱,只有在暗室情况下,才能观察得较清楚,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.
红、绿、蓝高功率激光器各1个,螺旋测微器2个,光屏1个(自制),矩形锡箔片(2mm×15mm×0.5mm)1条.
双缝的制作:如图1定制套管,并在套管上安装螺旋测微器头,测微器头导杆上前端面安装两个刀片,两个燕尾夹夹持箔纸在中间位置.利用两个刀片和一张箔纸产生双缝.
图1 用螺旋测微器和套管制作双缝
光屏的制作:用双面胶在空的大纸盒底部贴上黑色的摄影吸光布(反射和吸收各色激光都不是最强,教室演示效果较好).
将套管直接安装在高功率激光器前端,如图2所示,使激光照射锡箔的中心,此时在光屏上投下障碍物的衍射条纹;旋转微调旋钮改变刀片到锡箔的距离,则光屏上开始出现双缝干涉条纹;继续旋转微调旋钮,可以观察到随着双缝的宽度越来越窄,干涉条纹越来越宽.
图2 套管安装在激光器前端
将套管直接安装在不同色光的高功率激光器前端,重复上面的实验步骤,当光屏上出现双缝干涉条纹时,可以通过测微器读出缝宽,观察在同样缝宽的情况下,红光的干涉条纹最宽,蓝光的干涉条纹最窄.
该实验装置这样改进后,通过课堂教学实践发现效果非常好.可以简便地连续改变双缝的宽度及光源的颜色,节约了课堂演示的时间,从而达到实验目的,既让学生观察到了光的干涉现象,又可观察到光的干涉条纹随色光的不同及双缝的宽度改变的规律,可谓一举多得.