光的衍射实验教具制作

于胜义

摘要：光的衍射现象在日常生活中比较少见，学生对衍射现象的认识完全依赖于实验.因此，成功地做好衍射演示实验。能帮助学生正确理解光的本质.在高中物理教学中，光的衍射演示实验，存在只能在实验室进行并且演示效果不明显的问题，而且由于相关器材较贵，不能让每个学生亲自动手完成实验.本文提出一些简单易行且效果明显的可供课堂使用的演示實验，帮助学生参与实验，更好地掌握光的本质等知识.

关键词：光学演示实验；衍射

高中学生需要通过观察光的衍射现象，知道光的衍射概念及产生明显衍射现象的条件，能用衍射知识对生活中的现象进行解释和分析.所以，高中教学的目标主要是使学生从感性方面认识光的干涉衍射现象，并对光的波动性有一定的认识.

为此，在教学中，教师做一些简单易行且效果明显的供课堂使用的演示实验，进一步帮助学生理解光的波动性.

1用激光笔、易拉罐制作衍射实验

在做光的杨氏干涉实验时，将一束光先后通过单狭缝和双狭缝，在屏上即可得到干涉图样.单缝的作用是用来获得一束频率相同的光，双缝的作用是用来获得两束相干光源.其实，这样获得的两束光频率不会完全相同，且光的强度明显变弱，得到的干涉条纹不清晰.使用激光代替普通光源，做单缝衍射实验，效果明显.

1.1实验装置

实验装置如图1所示.实验器材有废弃易拉罐，激光笔，剪刀，美工刀或小刀，直尺（铁尺）等.

1.2单缝的制作及实验过程

用剪刀从易拉罐上剪下两个长方形铝片，将它四周的棱角剪去，以免伤人.将直尺放在一片铝片平分线处，用剃须刀片沿直尺（最好用铁尺）用力轻划铝片，经多次划过铝片，可得一条细狭缝（图2）.

用激光笔平行照射单缝，调节缝与屏的距离，在适当位置可观察到衍射现象.用这种方法所得到的衍射现象都很明显.

1.3实验优点与注意事项

实验优点：原理简单，取材方便；操作方便，激光具有相干性强单色性好、平行度好、方向性强、亮度高等特点，实验成功率极高；在教室便可观察到现象.

注意事项：刻小缝要保持小缝尽量直且窄，可多次制作取最佳缝进行实验.不能用力太大一次割破，否则铝片会因为力过大而使缝的铝片不均匀或断裂.铝片的棱角锋利，都要去除，以免棱角会伤人.

2利用教学用具做光的单缝衍射实验

2.1装置

单缝衍射器材制作示意图，如图3所示.

2.2实验器材

透明胶，硬纸片，铁直尺，铅笔，激光笔，接收白屏（可用墙或白纸代替）.

2.3实验过程

取两个学生用尺、铁直尺或不透明塑料直尺，在其中一条直尺两端分别绕两圈透明胶，然后取另一块直尺，将两块直尺用透明胶两边粘在一起成为单缝.制作好后可将硬纸片粘在尺子两端，起到固定作用.透明胶以0.03mm-0.05mm为宜，如图所示.

另一种方法制作单缝，还可以用两支铅笔，同上将其中一支铅笔两端分别绕两圈透明胶，然后再将两支铅笔的某一侧面紧贴在一起，再将两端粘在一起、固定.两个侧面间的缝隙可作为单缝.

用激光笔分别照射直尺做的单缝与铅笔做的单缝，调节屏与缝间的距离（一米以内为宜），均可收到很好的效果，衍射现象非常明显.

使用纸片固定直尺，以免两片直尺在移动过程中受外力作用而互相遮挡.如果没有六棱铅笔，圆形铅笔或其它不透明边缘平直的两支笔都可完成本实验.

3用汽水瓶盖、激光笔做圆孔衍射实验

在做光的杨氏干涉实验时，将一束光先后通过单狭缝和双狭缝，在屏上即可得到干涉图样.通常做实验中使用狭缝进行实验，但是制作狭缝的难度比较大，所以，在上课前也可以制作单孔、双孔进行干涉实验及衍射实验，让学生能够更真切地体会到缝与孔的干涉衍射现象的区别.

3.1装置

用汽水瓶盖做孔的衍射实验如图4所示.

3.2买验器材

汽水瓶盖、针或锥子、激光笔、白色屏、蜡烛.

3.3实验过程

使用针或锥子将废弃汽水瓶盖上钻一个尽量小的孔.如果直接使用针或锥子钻孔很容易使孔不平整.为此，我们使用点燃的蜡烛加热针或锥子，很容易地制作出与针或锥一样圆的孔.制作第一个孔用于做单孔衍射实验.

使用激光笔照射单孔，适当调节孔与屏间的距离，便可在屏上观察到衍射现象.

在制作双孔的时候，要尽量使两小孔的距离小，使小孔尽量等大.使用蜡烛加热时，应该稍微加热便钻孔，否则容易在瓶盖上钻出不规则的大孔.endprint