會“拐彎”的光

“未見其人，先聞其聲”，這句話的意思是隔著障礙物，未見到人，卻聽到了他的聲音。是什么造成這種現(xiàn)象呢？這是因為聲音的本質(zhì)是一種在空氣中傳播的波，它就像能拐彎一樣，可以繞過障礙物傳播。

那么，光的本質(zhì)是什么呢？一直以來，無數(shù)科學(xué)家都在思考這個問題。對于很多人來說，光是一種粒子，因為它總是直射，似乎也繞不過障礙物。然而，英國物理學(xué)家托馬斯·楊在1801年做了一個雙縫干涉實驗，證明了光也具有波動性。假日期間，我也在思考這個問題，并嘗試用家里能找到的簡單物品做了雙縫干涉實驗。

實驗器材

紅色激光筆、紙卡片、筆、刻度尺、卷尺、美工刀、白板（圖1）。

實驗原理

通過查找資料，我明白兩列波同時傳播時會在空間某點疊加起來。如果在這一點兩列波總是波峰與波峰相遇、波谷與波谷相遇，那么在該點波的強度會增大（圖2）。相反，如果在這一點兩列波總是波峰和波谷相遇，那么在該點，兩列波相互抵消，波的強度為零（圖3）。這就是波的干涉現(xiàn)象。比如我們常見的水波，兩個水波相遇后，在重疊的地方就會形成干涉的波紋。

如果光具有波動性，那么來自同一個光源的兩束光通過不同路徑傳播后，會形成類似的明暗相間的干涉圖樣。為了生成兩個來自同一光源的光束，通常是在一個隔板（本實驗中用的是紙卡片）上刻兩條細的縫隙讓光源（實驗中的光源由激光筆提供）照射上去。

實驗步驟

1.制作雙縫

先在一張撲克牌大小的紙卡片上畫兩條平行的細線，兩條線間隔1毫米（圖4a），然后用美工刀沿每條線刻出一道窄縫，縫的邊緣盡量光滑。

2.擺放器材

將紙卡片豎直放在激光筆前方，用卷尺量出距卡片前方2米處，擺放白板，也可用白色墻壁代替，把卡片和激光筆固定起來（圖4b）。

3.生成干涉圖像

接下來是實驗的最重要環(huán)節(jié)，打開激光筆，讓發(fā)出的激光對準卡片上的雙縫，不斷調(diào)整位置，使透過雙縫的激光在白板上形成圖像，最后對圖像進行拍照。

當激光筆和卡片擺放適當時，可以看到激光經(jīng)過卡片上的雙縫射出后，神奇的事情發(fā)生了：激光打到白板上，形成了一條條間隔均勻的明亮紅色光條紋（圖5a），兩條相鄰光帶之間是暗條紋，即激光在那里減弱消失。在夜晚關(guān)上室內(nèi)的燈時，看到的效果更好，可以看到更多條紋（圖5b）。如果光不具有波動性，我們只能在白板上看到兩條亮紋。

然而，在這個實驗中，我們觀察到了十幾條亮紋，從而驗證了光具有波動性。另外，可以看到中心的亮紋最亮，兩邊的亮紋逐漸變暗。但是，在離中心10厘米處還是可以觀察到亮紋。如果把激光直接照射到白板上，只會在中心位置看到一個亮點?，F(xiàn)在，亮紋出現(xiàn)在了激光直接照射不到的地方。這里，光就像是拐彎了一樣，讓我感覺非常神奇！

實驗結(jié)論

這個實驗并不是一次就成功的。一開始，我用像手機自帶的手電筒那樣的白光光源，發(fā)現(xiàn)沒辦法形成條紋。查找資料后，我發(fā)現(xiàn)白光是多種顏色的光混合在一起的，每一種顏色光的波長都不同，無法形成干涉圖像。所以，最好是用單色光源。后來，我在家里發(fā)現(xiàn)了一個紅色激光筆。激光是一種單色光，有固定的波長，比較適合用來做雙縫干涉實驗的光源。

換了激光筆后，果然出現(xiàn)了明暗條紋，但條紋不是很清晰，亮條紋都連在一起，暗紋部分比較少。我仔細觀察了紙卡片上的雙縫，發(fā)現(xiàn)雙縫的邊緣不平整。調(diào)整后，最終成功實現(xiàn)干涉條紋。

通過這個實驗，我不僅掌握了一些做實驗的基本步驟，同時對光的波動性有了更深的了解，還激發(fā)了自己的興趣并嘗試思考問題和解決問題。

3594500589238