幾個物理光學實驗的改進與設計論文

　　高二物理光學部分，理論性強、內容抽象。在教學中，做好實驗能提高教學效果。這里，我們改進、設計了幾個實驗，供大家參考。

　　一、用多媒體手段觀察雙縫干涉條紋

　　通常做雙縫干涉演示實驗有兩種方法，其一是采用激光光學演示儀，使激光束透過雙縫，在光屏上觀察單色光的干涉條紋；其二是采用光的干涉衍射偏振演示儀，使白光或者單色光依次透過單縫、雙縫，然后經觀察筒來觀察干涉條紋。兩種方法都必須在較暗的教室里實驗，所形成的雙縫干涉條紋都較小且暗淡，教室里的大部分學生，只有靠近裝置才能觀察到裝置和條紋。為此，我們設計了用多媒體手段觀察雙縫干涉條紋實驗，即用視頻展示臺拍攝條紋，用電視機或投影機播放，取得了較好的實驗和教學效果。

　　改進的雙縫干涉演示實驗所需的器材為：學生分組用雙縫干涉儀的部分套件（0.2mm雙縫、單縫、長圓筒、短圓筒、兩個支架、紅色和綠色濾光頭），光具座及其插桿3支，12V5W燈泡，電源，21英寸彩色電視機（或者投影機），清晰度高于400線的視頻展示臺（或者攝像頭），實驗場所的光線不需太暗。

　　裝置的組合方法為：在光具座上，依次通過插桿放置燈泡、裝有單縫的短圓筒、裝有雙縫的長圓筒，長、短圓筒套接為一體。展示臺的攝像頭對準長圓筒的末端，展示臺的視頻輸出傳至電視機。

　　裝置的調整分三步。一是調整燈泡、單縫、雙縫的位置，使三者等高共線。二是調間距，即燈泡與單縫相距10cm，長圓筒末端與攝像頭間距20cm。三是攝像頭的拍攝方位與焦距調整。應先調焦至廣角，以便能在電視機屏上觀察到燈泡燈光透過單、雙縫后形成的亮斑的圖象。然后逐步調焦放大圖像，并微調拍攝方位，使亮斑變?yōu)楦缮鎴D樣，且始終居于機屏的中央，直至彩色條紋達七條以上，并且亮度較大為止。

　　本演示實驗的優(yōu)越之處有三點：①能讓教室的每位學生，觀察白光的雙縫干涉形成的放大的清晰的彩色條紋。②在單縫前分別套上綠色、紅色濾光頭，觀察和比較相同物理條件下形成的綠條紋和紅條紋的間距差異，紅紋間距略大，直觀地說明紅光比綠光的波長大。③利用展示臺電視機展示細小的單縫、雙縫及組合裝置，使學生對實驗裝置有清楚的了解。

　　此實驗在湖北省物理教研會2002年年會上展示，贏得了與會專家一致好評。

　　二、光的干涉衍射單元的隨堂分組實驗的設計

　　在光的干涉衍射教學中，讓學生在課堂上都動手操作觀察到實驗現(xiàn)象，無疑會收到良好的教學效果。通過自制和組織教具，不難實現(xiàn)下述兩個隨堂實驗。

　　實驗一：在暗教室里，用眼睛貼近自制的單縫，透過單縫觀察點光源或者線光源的衍射現(xiàn)象。用同樣的方法，透過自制的圓孔、自制的雙縫，分別觀察圓孔衍射現(xiàn)象，雙縫干涉現(xiàn)象。

　　自制單、雙縫的辦法是：在生物載波片上，貼上一張優(yōu)質的不干膠標簽。再用小刀刻出單縫和雙縫，縫寬不少于0.2mm，兩縫的縫距不大于0.2mm。可刻出多種規(guī)格的單縫、雙縫，供比較實驗現(xiàn)象。

　　自制圓孔的辦法是：用大頭針在厚紙片上刺成大小不一的小圓孔。

　　設計紅、綠色線光源有兩種辦法。其一，在線狀燈泡前加上濾光片；其二，把投影儀的透光玻璃板遮成一條水平狹縫，并在狹縫上蓋上紅色或者綠色的濾光片，使投影儀的燈光變?yōu)橐粭l濾色了的水平光帶投向觀察者，即形成一條水平線光源。此線光源可供更多的學生同時利用。

　　實驗二：用半導體激光器的光束對準自制的圓孔、單縫、雙縫，觀察單色光的圓孔衍射現(xiàn)象，單縫衍射現(xiàn)象，雙縫干涉現(xiàn)象。

　　三、將薄膜干涉實驗設計為邊講邊實驗課

　　實驗有兩項內容，觀察液體薄膜的干涉現(xiàn)象，觀察空氣薄膜的干涉現(xiàn)象。選取的實驗器材簡單，組織方便。

　　觀察液體薄膜的干涉現(xiàn)象，課本P188已明確了實驗方法，但準備實驗所需的肥皂液的制作有一個便捷的

　　方法。即采用如下體積比配制：甘油：洗潔精：水=1/4 ：1：10。所配制的溶液在鐵環(huán)上形成的液體薄膜的厚度均勻，壽命長，大大改善實驗效果。

　　觀察空氣薄膜的干涉現(xiàn)象，不局限于牛頓環(huán)現(xiàn)象，只是利用兩塊載玻片，規(guī)格為75.0 mm×25.0 mm×2.0mm。用透鏡紙將載玻片擦凈，然后把兩載玻片合攏，用手使兩載波片間的空氣膜足夠薄，壓緊并相對摩擦一下，讓自然光經玻片反射到人眼，即可看見形狀各異的彩色干涉花紋。若在兩玻璃片之間用很少的油，壓緊并相對摩擦一下，形成油膜，則觀察薄膜干涉條紋更容易。若改用酒精燈鈉焰（火焰上灑了食鹽），則能觀察到黃條紋。如果擠壓力越大，擠壓處的條紋就越寬。實驗貼近生活，簡單明了。

　　四、泊松亮斑實驗

　　180多年前為證實菲涅耳光的波動理論而做的有名的泊松亮斑實驗，我們教學多年來始終不能再現(xiàn)，經過摸索，我們解決了如下幾點：①用直徑5mm以下的鋼球代替圓盤；②用磁鐵吸引大頭針，大頭針尖吸引鋼球懸掛；③用氦氖激光光源照射鋼球，調整好球離光源的距離3m以上，使激光束略大于鋼球截面，激光束蓋過鋼球后，在5m以外的白屏上形成球的陰影。實驗果然成功，球影中心有一個圓形亮斑，并且有許多同心圓環(huán)，使學生確信光是一種波。

　　以上改進和設計實驗有不妥之處，敬請讀者指點。

【幾個物理光學實驗的改進與設計論文】相關文章：

對幾個生物實驗的改進拙見05-01

電解實驗的改進創(chuàng)新論文04-30

演示實驗改進二則 論文04-30

實驗改進三則04-30

實驗改進三則04-30

初中化學演示實驗改進二則 論文04-30

初中物理實驗教學的改進和創(chuàng)新研究論文05-02

粉塵爆炸實驗的改進04-29

化學實驗改進三則04-29

桌子傳聲實驗的改進04-28