巧做“单缝衍射”实验

巧做“单缝衍射”实验

衍射现象是波特有的现象之一，光的衍射现象也是证明光具有波动性的重要实验。

图1

我们利用现有的实验器材——游标卡尺改装成了一个缝宽可以连续变化的单缝，配以激光光源，即能看到单缝衍射的发生和随缝宽变化的完整的过程，北京十九中赵莹老师介绍具体做法如下：

取两个精度是0．05mm的游标卡尺的游标（这种卡尺的游标上除有固定螺旋外，还有微调螺旋）。按照其卡脚上半部的形状用薄铁皮做成如图1所示的一对带套筒的遮光屏，将它们套在两个卡脚上部，并将两个游标按图2方式组装在同一把主尺上。将两游标移近，观察两个遮光屏的制作是否合乎如下要求：

①两个遮光屏在同一平面上；

②两屏间的缝上下等宽，可以完全合拢，且缝的走向与主尺垂直。

图2

调整两屏使其符合要求后，即可用它来做实验了。演示如下：

调好两游标间的距离，旋紧两个固定螺旋，将主尺用小台钳固定在讲台桌边，激光器放置其后，让激光束刚好能穿过两遮光屏间缝的中央，打到教室（暗室）的后墙壁上。

开始时可让缝间距略大于激光束的宽度，使光束未经任何障碍直接打到教室的后墙上，则墙壁上所显示的是一个很亮的圆光斑［如图3（1）］。两手同时旋动两游标的微调螺旋，使两个卡脚同时相向移动，使缝间距缓慢变窄，直至完全闭合，观察墙壁上的光斑变化［如图3（2）—（7）所示］。在这过程中，当缝间距减小到约两毫米时开始观察出衍射现象，但条纹及间距很窄［如图3（2）］。这以后，缝间距越窄，衍射现象越明显，条纹及间距越宽，中央主极强的宽度也越宽［如图3（3）—（6）］。当缝完全合拢时，墙上衍射光斑完全消失，一片黑暗［图3（7）］。

这一连续变化的现象非常直观地显示了光的衍射现象产生的条件、衍射条纹的特点及其与缝宽的关系。对学生接受这部分知识带来了极大的方便，解决了教学中的一个难点。

图3