高中物理教學(xué)中，在講到光的衍射時(shí)，為使泊松亮斑實(shí)驗(yàn)演示更簡(jiǎn)易直觀、材料易得，筆者發(fā)現(xiàn)用直徑為6mm的小鋼珠和壹圓的硬幣作為圓屏，效果十分理想，本文以小鋼珠為主進(jìn)行研究。

一、演示實(shí)驗(yàn)在室外進(jìn)行

選擇適當(dāng)大小的小鋼珠，將它與屏幕放在激光束的適當(dāng)位置，可以使衍射圖樣獲得足夠高的亮度和足夠大的尺寸。演示可以在教室走廊里進(jìn)行，為使衍射圖樣清晰度高，在陽(yáng)光照射不到時(shí)或晚上進(jìn)行最好。

1.取直徑為6mm的小鋼珠為研究對(duì)象，激光器距小鋼珠約4m，屏幕則是距小鋼珠20m遠(yuǎn)的白色光滑墻壁。

取一個(gè)顯微鏡配備的蓋玻片(1.8cm×1.8cm，厚度為0.18mm)，用302膠水將鋼珠粘在蓋玻片中心位置，再將蓋玻片粘在一條形金屬片上，如圖1所示。待凝固后，將金屬片用夾持物夾住，固定在光路中，并使光束沿著蓋玻片平面的法線(xiàn)直接照射到小鋼珠上。

 

 

在屏幕上，我們可看到如圖2所示的衍射圖樣(實(shí)際上是筆者將紙鋪在屏幕上衍射圖樣處，抓住主要細(xì)節(jié)臨摹的示意圖，黑線(xiàn)條代表亮條紋，顏色深淺表示亮條紋的強(qiáng)弱)，該圖樣直徑大于10cm，效果非常理想。

實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，激光束與蓋玻片平面法線(xiàn)所成的角不是太大時(shí)，或者用厚度大的載波片(7.5cm×5cm，厚度1mm)代替蓋玻片時(shí)，或者將蓋玻片翻過(guò)來(lái)，讓激光先通過(guò)蓋玻片然后再照到鋼珠上時(shí)，衍射圖樣覺(jué)察不出有明顯變化。

這種小鋼珠，不僅大小適中，而且在自行車(chē)維修鋪，廢棄的這種鋼珠俯后皆是。

由于蓋玻片有效面積稍小，下面的研究，在無(wú)特殊說(shuō)明時(shí)，都是用載波片來(lái)裝載小鋼珠的。

2.換直徑大于6mm的鋼珠來(lái)實(shí)驗(yàn)，可發(fā)現(xiàn)，隨著直徑的增加，幾何陰影區(qū)的亮圓環(huán)趨于更細(xì)、更暗，直至消失，而陰影區(qū)的中心始終有亮斑，甚至用強(qiáng)磁鐵吸住一小鐵釘，將壹元的硬幣吸附于釘子下端來(lái)實(shí)驗(yàn)(載波片有效面積有限，而要使光衍射，須使光射到障礙物邊緣，由于光束傳播中逐漸變粗，故采用此法，且硬幣須向屏幕靠近)，也能在陰影中心看到一個(gè)較暗的光斑，盡管此時(shí)其余的陰影區(qū)已完全變暗了，陰影外側(cè)的明暗圓環(huán)也已不夠明顯了。

這類(lèi)尺寸的鋼珠，裝載不太方便。

需要說(shuō)明的是，用壹圓的硬幣演示，實(shí)驗(yàn)效果會(huì)讓學(xué)生驚嘆不已。

3.若取直徑小于6mm的鋼珠實(shí)驗(yàn)，幾何陰影區(qū)明暗環(huán)更粗、更亮，效果亦佳。只是鋼珠太小，不直觀。

二、實(shí)驗(yàn)在室內(nèi)進(jìn)行

上述各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)之所以要求長(zhǎng)距離，是受光束太細(xì)這一因素制約造成的。要在室內(nèi)進(jìn)行，需要擴(kuò)束。

最簡(jiǎn)單的辦法是用凹透鏡來(lái)擴(kuò)束。如圖3。

 

 

這里仍用直徑為6mm的小鋼珠，衍射圖樣可呈現(xiàn)在教室后面墻壁上。透鏡位置要適當(dāng)，不能使墻上的光斑過(guò)大，以避免光斑亮度過(guò)低。它和載波片(其上載有小鋼珠，可用膠粘在光學(xué)實(shí)驗(yàn)中專(zhuān)用金屬桿上)可置于光距座上。筆者用焦距為8cm的凹透鏡置于激光器輸出口處，讓光沿主光軸通過(guò)，小鋼珠距透鏡0.9m，距教室后墻壁約10m。若不放透鏡和鋼珠，墻壁上的光斑直徑約為3cm，用透鏡不放鋼珠時(shí)，約為8cm，放上透鏡和鋼珠后，衍射圖樣直徑約12cm。

用小鋼珠作為圓屏，實(shí)驗(yàn)效果是很理想的。直徑為6mm的小鋼珠，可為實(shí)驗(yàn)材料之首選。至于硬幣的使用不再贅述。

本文來(lái)自：逍遙右腦記憶 http://m.portlandfoamroofing.com/chuzhong/461513.html

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