關(guān)于用雙縫干涉測光的波長實驗方法的改進(jìn)

用雙縫干涉測光的波長實驗的方法在中學(xué)物理教材上沒有詳細(xì)的介紹，具體的實施主要依靠教師的把握。沒有具體的研究，這個實驗對教師來說難度也是很大的，因此，學(xué)生做這個實驗的成功率并不高。

雙縫干涉測光的波長這個實驗成敗的關(guān)鍵，我認(rèn)為是調(diào)共軸。通常我們調(diào)共軸基本是二次成像法，即：先把透鏡移近單縫，直到在單縫面上見到縮小的像，若此像不在單縫中心，則上下移動或左右旋轉(zhuǎn)透鏡。然后把透鏡移近燈泡，直到在單縫面上形成一放大的像，若此像不在中心，則上下調(diào)節(jié)燈泡。反復(fù)調(diào)節(jié)幾次，使放大的像及縮小的像均成在單縫中心。最后把透鏡放在離燈絲5cm的地方。我認(rèn)為這種方法不可取。一、繁瑣，反復(fù)調(diào)節(jié)透鏡使像成在縫中心，這是很難調(diào)的，大學(xué)生用這種方法做這個實驗，兩個小時很多學(xué)生做不出來，何況中學(xué)生45分鐘做這實驗。二、不科學(xué)，只調(diào)節(jié)透鏡，使光源、透鏡、單縫、雙縫、遮光筒共軸不太嚴(yán)謹(jǐn)。三、沒適應(yīng)性，理論來說燈泡到透鏡距離應(yīng)該是一個焦距。但是，一條生產(chǎn)線生產(chǎn)出來的透鏡不一定都是5cm，而我們透鏡都放在5cm位置上不太牽強(qiáng)了嗎？要是一個透鏡壞了整套儀器都用不成了呢？況且根據(jù)我的觀察，透鏡并不是在一個焦距上效果最好，而是大于一個焦距，無限靠近一個焦距時候最好。四、不確定性，我們說這個放大的和縮小的像具體是燈泡的像還是燈絲的像呢？如果是燈泡的像的話，這個很難調(diào)，至少我還沒有觀察到，如果是燈絲的像，那么燈絲縮小的像比單縫前面的縫還小，我們這么觀察它在單縫上面呢？

這個實驗我認(rèn)為要做到“心知肚明”。“心”是儀器的中心，也就是我們這個實驗的軸，“心直”就是軸在一條直線上，“肚明”就是光源、透鏡、遮光筒共軸的時候，整個遮光筒是亮堂的。怎么做呢？

1. 把兩個支架放到光具座最后面的兩個滑塊上，調(diào)到相同高度。放上遮光筒，使遮光筒與光具座平行。連接小燈泡到學(xué)生電源，電源電壓調(diào)到2V，打開電源開關(guān)，小燈泡發(fā)出微弱的光。

2. 通過遮光筒觀察小燈泡的燈絲，上下移動和左右旋轉(zhuǎn)使燈絲出現(xiàn)在遮光筒中央位置，固定小燈泡高度。

3. 放上照明透鏡，上下移動照明透鏡，直到燈絲再次出現(xiàn)在遮光筒中央位置。前后移動照明透鏡的滑塊，如果燈絲偏離中央位置，那么繼續(xù)調(diào)節(jié)照明透鏡高度，直到燈絲不偏離中央位置，只在中央放大或縮小，固定照明透鏡高度。

4. 照明透鏡滑塊向光源方向移動，直到觀察到最大最清晰的燈絲，固定照明透鏡滑塊位置。

5. 裝上雙縫、單縫，單雙縫平行，單縫距離光源約25cm。

6. 電源電壓調(diào)到12V，裝上測量頭，觀察白光干涉條紋。

7. 裝上濾色片，測量單色光的波長。

8. 電源電壓調(diào)到最小，關(guān)閉電源，整理儀器，處理實驗數(shù)據(jù)。

這個方法的優(yōu)點是：1. 是否共軸，可以直接觀測，科學(xué)、直觀。2. 按照這種方法操作，從調(diào)共軸到觀察白光干涉條紋不到5分鐘，更簡單，成功率更高。3. 糾正學(xué)生拼湊實驗的習(xí)慣。學(xué)生做實驗經(jīng)常把儀器全部組裝上去之后，拼實驗數(shù)據(jù)，拼實驗現(xiàn)象，而忽視了實驗原理和實驗?zāi)康摹?/p>

最后我還想補(bǔ)充一些實驗的細(xì)節(jié)。1. 小燈泡的燈絲與單縫所在平面平行，與單縫垂直。2. 調(diào)節(jié)干涉條紋亮度除了可以調(diào)節(jié)電源電壓，還可以微調(diào)照明透鏡到光源的距離。3. 調(diào)共軸時電源電電壓不能調(diào)高，否則灼傷眼睛。4. 電源過載要把電源調(diào)到最小，關(guān)閉再打開，緩慢調(diào)回去。5. 觀察到干涉條紋不太清晰，可以裝上撥桿，左右輕輕撥動撥桿，直到觀察到清晰的干涉條紋，取下?lián)軛U。