光的衍射实验教具制作

来源 :中学物理·初中 | 被引量 : 0次 | 上传用户:anan9077
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  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.
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