對(duì)光的干涉\\衍射(特別是泊松亮斑)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)裝置

　　在現(xiàn)行的眾多高中物理教材中都有光的雙縫干涉和單縫衍射實(shí)驗(yàn)的介紹，但是現(xiàn)成實(shí)驗(yàn)儀器的調(diào)節(jié)非常繁雜，實(shí)驗(yàn)的觀測(cè)也只能單人通過(guò)目鏡觀察，十分不便。特別是說(shuō)明光具有波動(dòng)性的著名的“泊松亮斑”實(shí)驗(yàn)，除了文字和圖片，沒有現(xiàn)成實(shí)驗(yàn)儀器。雖有很多干0物介紹用激光束作為光源來(lái)演示，但是都需要對(duì)激光束用透鏡來(lái)擴(kuò)束，裝置體積大，安裝、調(diào)節(jié)較麻煩；還會(huì)讓學(xué)生錯(cuò)誤地認(rèn)為亮斑是透鏡對(duì)光的折射造成的；而且在明亮的教室內(nèi)做這個(gè)實(shí)驗(yàn)，效果也不明顯。
　　本人通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的實(shí)踐，對(duì)光的干涉、衍射實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)，并改裝了普通激光筆，變老師演示為學(xué)生實(shí)驗(yàn)，不僅增加了實(shí)驗(yàn)的可信度，更培養(yǎng)了學(xué)生的動(dòng)手能力，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。特別是自制的泊松亮斑觀測(cè)裝置，該儀器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，取材、制作容易，不需要暗室環(huán)境就能觀測(cè)到明顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。
　　實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的方法
　　改進(jìn)光的雙縫干涉和單縫衍射實(shí)驗(yàn)
　　物理教材中光的雙縫干涉和單縫衍射需要專門的實(shí)驗(yàn)裝置，實(shí)驗(yàn)的調(diào)節(jié)和觀察十分不便。
　　現(xiàn)在，改用激光筆做這2個(gè)實(shí)驗(yàn)，非常方便，不需安裝、調(diào)節(jié)，只要用激光照射雙縫或單縫就能產(chǎn)生明顯的干涉或衍射圖像。
　　圖1上圖為改進(jìn)的教師演示用的光的雙縫干涉和單縫衍射實(shí)驗(yàn)器，下圖為拍攝的實(shí)驗(yàn)圖像，效果非常好。由此，此實(shí)驗(yàn)從教師演示改為學(xué)生實(shí)驗(yàn)。為防止學(xué)生在使用激光筆時(shí)射傷眼睛，本人將普通激光筆進(jìn)行了改裝，在其中安裝了防跌倒開關(guān)，只有在激光筆頭朝下時(shí)才能導(dǎo)通。激光筆水平或筆頭向上時(shí)都不會(huì)有激光射出，保證了學(xué)生的安全。
　　原先實(shí)驗(yàn)中雙縫和單縫的裝置都是實(shí)驗(yàn)配置的，學(xué)生沒有感性認(rèn)識(shí)。現(xiàn)在讓學(xué)生參與實(shí)踐，自制雙縫和單縫。方法是：用油漆記號(hào)筆將油漆涂抹在載玻片上，再用美工刀片在油漆上劃出雙縫和單縫即可。
　　實(shí)驗(yàn)時(shí)在桌面上放一張白紙作為屏幕，將激光筆頭朝下對(duì)著載玻片上雙縫或單縫照射，觀察屏幕上形成的干涉或衍射圖像。
　　圖2為用照相機(jī)拍攝的干涉和衍射圖像。其中上半部分為紅色激光的干涉和衍射圖像，下半部分為功率較大的綠色激光的干涉和衍射圖像，實(shí)際觀測(cè)效果更為明顯。
　　泊松亮斑實(shí)驗(yàn)改進(jìn)
　　實(shí)驗(yàn)器材：普通激光筆(選用功率大一點(diǎn)的)、直徑3.0mm的小鋼珠、大頭針、強(qiáng)磁鐵、光具座、屏幕(或墻壁)。
　　制作激光筆支架：找1個(gè)內(nèi)徑略大于激光筆直徑的圓珠形套子，安裝2個(gè)螺絲，一個(gè)用于固定激光筆，另一個(gè)用于控制激光筆的點(diǎn)觸開關(guān)(如圖3)。
　　制作“圓盤”(即遮擋物)：將1枚大頭針一端放上1塊強(qiáng)磁鐵，大頭針的針尖就能吸住小鋼珠。
　　實(shí)驗(yàn)步驟：如圖4將實(shí)驗(yàn)器材按圖位置擺放好，移動(dòng)光源“圓盤”的位置，使激光光斑略大干小鋼珠直徑，投射到墻壁上；只用激光筆和小鋼珠，幾乎不需調(diào)整就能得到泊松亮斑實(shí)驗(yàn)圖像。為了使泊松亮斑實(shí)驗(yàn)更簡(jiǎn)便，我們又作了進(jìn)一步的改進(jìn)：用細(xì)長(zhǎng)的有機(jī)玻璃管替代了光具座，還制作了一個(gè)內(nèi)徑正好等于細(xì)長(zhǎng)的有機(jī)玻璃管外徑的套管。在“圓盤”的制作時(shí)，我們直接將小鋼珠用502膠粘在載玻片上，再將載玻片安裝在一個(gè)套管上，制成了手持式泊松亮斑演示器。
　　但是，不管是用磁化后的針尖吸住小鋼珠，還是用膠水把小鋼珠粘在載玻片上，不僅都不容易固定，一碰就掉，而且各自都有缺點(diǎn)：小鋼珠上的針尖使得“圓盤”不圓、玻璃片與小鋼珠間的膠水對(duì)光的折射不均勻等因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果都有不同的干擾。為此，我們改用2片透光度極好的光學(xué)玻璃(UV鏡)將小鋼珠夾在中間，很好地解決了上述問(wèn)