一種光的衍射教學演示儀

林 珠 王 格 彭保進 鄭圓成

（浙江師范大學數理與信息工程學院，浙江 金華 321004）

現行人教版高中《物理》選修3-4教材中，對“光的衍射”這一節的處理往往是基于單縫衍射、圓孔衍射和圓盤衍射3個實驗，以此說明光發生明顯衍射的條件和現象，不具新意.在實際教學過程中，由于所需儀器昂貴、操作過程復雜、現象不明顯等原因，很多教師在課堂中往往不進行實驗演示，而是通過課件里的圖片進行說明、講解過程.另一方面，所列舉的衍射現象無非就是單縫衍射、泊松亮斑等，不具新意.

基于以上現象，本實驗利用光的衍射的原理及特點，設計出一種具體操作簡單方便、效果明顯、成本較低的教學演示儀用于課堂教學.與此同時，加深學生對光的衍射的理解，豐富課堂內容，使課堂教學充滿生氣.

1 實驗裝置

本實驗采用惠更斯-菲涅耳原理：任何時刻波面上的每一點都可以作為次波的波源，各自發出球面次波；在以后的任何時刻，所有這些次波波面的包絡面形成整個波在該時刻的新波面，在障礙物外的光場中任一點的光振動為

其中C為比例系數，K（θ）為傾斜因子.

傳統衍射實驗一般都是讓激光器射出激光，照在表面被挖出形狀的擋板上，最后在接受屏上觀察現象.而本實驗用520～570nm激光筆代替傳統實驗的激光器，用針頭擠出的污水滴代替擋板，用墻代替接受屏.打開激光器后，激光將繞開污水滴發生菲涅耳衍射.由此，在接受屏（或墻）上就會出現明顯的衍射圖樣，甚至能看到微生物.

圖1

實驗裝置如圖1所示，（1）滑軌；（2）遠紅外石英管固定卡子；（3）激光指示器；（4）滑塊；（5）懸掛架；（6）針筒；（7）接收屛或墻.

2 實驗方法

將裝置按圖1所示固定，放置在光線較暗的教室里.用針筒吸入所需觀察的污水并放置于懸掛架上，輕推針筒推桿，使針筒頭部懸掛一滴體積最大的污水滴.調節針筒高度，使水滴和激光筆光路保持在同一水平線上.打開激光筆，通過滑動裝置1（滑軌）調節裝置離光屏（或墻）的距離，直至成像效果最清晰.