光的雙縫幹涉實驗

2021-03-01 一介淑生

光的幹涉是高中物理選修3-4的難點內容,因為光波的頻率非常高,所以難以用肉眼觀察到光的幹涉現象,學習時比較抽象,不易理解。大部分老師在課堂上不會演示光的幹涉實驗,所以我組織孩子們嘗試在社團課完成光的幹涉的相關實驗。

2018年5月3日下午第八節,在物理實驗室2進行了一次「光的雙縫幹涉實驗」。

首先,雙縫實驗,它是著名的光學實驗,在1807年,託馬斯•楊總結出版了他的《自然哲學講義》,裡面綜合整理了他在光學方面的工作,並在裡面第一次描述了雙縫實驗。

(發現他們組裝實驗裝置的時候,很安靜呢)

讓一束單色光投射到一個有兩條狹縫的擋板上,狹縫相距很近。如果光是一種波,狹縫就成了兩個波源,它們的頻率、相位和震動方向總是相同的。這兩個波源發出的光在擋板後面的空間互相疊加,發生幹涉現象:來自兩個光源的光在一些位置相互加強,在另一些位置相互削弱,因此在擋板後面的屏上得到明暗相間的條紋。

(孩子們正在觀察光的幹涉現象)

通過本次實驗,不僅加深了孩子們對光學理論知識的理解——原來當光通過縫隙時,如果從一條縫隙來的一部分光和從另一條縫隙來的「同相」,也就是兩個部分波的波峰同時發生,波谷也同時發生,則它們將互相加強。但是如果它們剛好「反相」,也就是一個部分波的波峰重疊到另一部分的波谷上,則它們將互相抵消。在雙縫實驗中,只要屏幕上到兩縫隙的距離之差為波長的整數倍的地方,則波峰和波峰分別在一起發生,因而是亮的。如果距離差剛好是這些值的中間,則波峰就重疊到波谷上去,該處就是暗的。

        

(光輝的樣子超級可愛的,哈哈哈)

通過這次實驗,還提高了孩子們的實驗操作能力和溝通能力。他們的理論思維得到提高,也知道如何進行科學的觀察和實驗操作。我覺得孩子們都很喜歡這樣的物理實驗,很感謝學校給孩子們提供實驗條件,讓孩子們得到鍛鍊。

        我們計劃,下下周,期末考試之後,用DIS數位化信息系統試試這個實驗。

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