環保工程師知識點:雙縫幹涉實驗

①用J2508型光的幹涉、衍射、偏振演示器：

做本實驗用的全部裝置如圖1所示，在可旋轉式光具座導軌1的一端用滑塊固定光源2，光源燈泡由J1201型低壓電源的交流輸出供電，3是光源用單縫，縫寬0.11mm，光具架4裝在另一滑塊上，4中間安裝雙縫5，縫寬0.016～0.020mm，縫距0.080mm，導軌另端用長滑塊固定雙縫實驗觀察筒6，各光具的光軸要和導軌平行並大致共軸。光源燈泡是「12V 50W」滷鎢燈，為了延長它的壽命，開始先用6V點亮，避免很大的衝擊電流，然後根據實驗所需的亮度逐漸升高電壓，但不得超過12V.

實驗前的調整：只裝上光源2，在導軌另端裝毛玻璃屏，轉動光源，使射出的光束在屏的中央形成光斑。再裝上光源單縫、光具架和雙縫，單縫取豎直方向，雙縫外環上的指示線對準光具架上的零刻線，雙縫距離單縫5～10cm.此時順著光的傳播方向看，通過單縫的光形成的窄條形光斑應恰好落在雙縫上，如偏斜則應轉動光源和單縫使之對準。即單縫與雙縫平行。再取下毛玻璃屏。裝上觀察筒，對準光具架稍加轉動，就能由大透鏡看到筒內毛玻璃屏上呈現不少於5條的彩色幹涉條紋。觀察筒入光口裝有可平移的方形光欄，用以擋住環境中的雜散光的幹擾，使視場中的幹涉條紋清晰可見。如果幹涉條紋形狀不好或不出現條紋，可能是單縫與雙縫不平行，再仔細調節即可。在光源上加濾色片，可看到近乎單色的明暗相間的幹涉條紋，還可加不同顏色的玻璃，看到的幹涉條紋間距離不同。使光源適當靠近雙縫可增加幹涉明條紋的亮度，使明暗條紋反差增大。使觀察筒離雙縫遠些，幹涉條紋間距離變大，但亮度要減弱。

這個實驗在不太亮的教室中就能進行，轉動光具座導軌，讓全班學生在座位上輪流觀察。

②用自製儀器：

自製一個雙縫，e是一塊覆銅絕緣板（或較厚的平整鐵片），按虛線挖一個長方孔，在覆銅面上用錫焊牢一根直徑0.05～0.10mm的細銅絲ab，要繃直。再焊上兩個刮臉刀片c、d，刀片的刃要平直並且和銅絲平行，距離儘量近但勿接觸，形成的縫寬宜小於0.2mm，可在ab兩側先各貼放一根細漆包線，將刀片刃和漆包線貼緊，焊好後再取走漆包線。以上操作可在放大鏡下進行。

用平面鏡將日光反射到暗室中，先通過一個硬紙板做的單縫，縫寬約0.5mm，再投射到自製雙縫上，雙縫距單縫0.5～1m；在雙縫後1～2m的白牆上就呈現彩色幹涉條紋。若在單縫前放三稜鏡將日光色散，使單縫通過某一顏色的光，則得到單色幹涉條紋，但亮度弱，宜投在毛玻璃屏上由屏後觀察。

③用雷射光學演示儀：

可得到真正的單色光的幹涉圖樣。用氦氖雷射照射儀器所附的雙縫，可在不太亮的教室中幾米遠的白牆上形成間距相當大的幹涉圖樣供全班同時觀看。因雷射束直徑很小，故形成的幹涉條紋很短，近似為點狀。