手持可調縫寬的“光的干涉”裝置

陳潯穎

（位育高級中學 上海 200237）

1 原教材中的實驗

原教材中的2521型學生實驗儀的雙縫是采用真空鍍鉻工藝鍍鉻在玻璃片上.鍍鉻的部分像鏡子一樣反光，不能透光；不鍍鉻的部分（即雙縫所在位置）則透光.將此雙縫與激光器、光屏依次安裝在光具座上.調整三者的高度（使之在同一直線上）和距離，使激光照射雙縫，在光屏上投下干涉條紋.

在實際教學過程中，教師除了要讓學生觀察到雙縫干涉的圖樣外，還希望通過實驗讓學生觀察不同縫寬的干涉圖樣的不同，而原器材中只是配有兩種不同縫寬的雙縫，這是此儀器的不足之一；其次，我們知道不同頻率的光通過雙縫產生的干涉圖樣是不一樣的，而該儀器所配的激光器只能發(fā)射紅光，因此無法對上面的現(xiàn)象進行演示，這是此儀器的不足之二.針對第二點，有些教師就想到在光具座上一次一次地安裝白光光源，用不同顏色玻璃透光，形成不同頻率光的干涉圖樣，雖然可以在光屏上投下干涉圖樣，但在實際操作中，光屏上顯示的圖樣強度很弱，只有在暗室情況下，才能觀察得較清楚，這樣課堂的效率就變得不高.基于此原因改進實驗儀器如下.

2 改進后的實驗

2.1 實驗器材

紅、綠、藍高功率激光器各1個，螺旋測微器2個，光屏1個（自制），矩形錫箔片（2mm×15mm×0.5mm）1條.

2.2 制作過程

雙縫的制作：如圖1定制套管，并在套管上安裝螺旋測微器頭，測微器頭導桿上前端面安裝兩個刀片，兩個燕尾夾夾持箔紙在中間位置.利用兩個刀片和一張箔紙產生雙縫.

圖1 用螺旋測微器和套管制作雙縫

光屏的制作：用雙面膠在空的大紙盒底部貼上黑色的攝影吸光布（反射和吸收各色激光都不是最強，教室演示效果較好）.

2.3 實驗方法

將套管直接安裝在高功率激光器前端，如圖2所示，使激光照射錫箔的中心，此時在光屏上投下障礙物的衍射條紋；旋轉微調旋鈕改變刀片到錫箔的距離，則光屏上開始出現(xiàn)雙縫干涉條紋；繼續(xù)旋轉微調旋鈕，可以觀察到隨著雙縫的寬度越來越窄，干涉條紋越來越寬.

圖2 套管安裝在激光器前端

將套管直接安裝在不同色光的高功率激光器前端，重復上面的實驗步驟，當光屏上出現(xiàn)雙縫干涉條紋時，可以通過測微器讀出縫寬，觀察在同樣縫寬的情況下，紅光的干涉條紋最寬，藍光的干涉條紋最窄.

3 改進后實驗的優(yōu)點

該實驗裝置這樣改進后，通過課堂教學實踐發(fā)現(xiàn)效果非常好.可以簡便地連續(xù)改變雙縫的寬度及光源的顏色，節(jié)約了課堂演示的時間，從而達到實驗目的，既讓學生觀察到了光的干涉現(xiàn)象，又可觀察到光的干涉條紋隨色光的不同及雙縫的寬度改變的規(guī)律，可謂一舉多得.