圆孔衍射中心显现亮暗斑的实验设计与实施
2021-09-28王雁,邴辉
物理实验 2021年9期
王 雁,邴 辉
(1.沈阳市第二中学,辽宁 沈阳 110016;2.抚松县第一中学,吉林 白山 134500)
《高中物理课程标准》对光的波动性要求是:观察光的干涉、衍射和偏振现象,掌握这些现象产生的条件,了解其在生产生活中的应用[1].学生在生活中对光的直线传播、反射、折射的现象已深有体会,但是对光的波动性引起的干涉、衍射等现象非常陌生.泊松亮斑是较为典型的由光的波动性引起的衍射现象[2],高中物理教材对此也有一定的介绍.其中《普通高中教科书·物理》(选择性必修第一册)[3]中“黑暗中心的光明”现象引起了师生的极大兴趣,然而“光明中心的黑暗”现象却往往被忽视,这导致很多师生没有见过圆孔衍射图样中心斑点为暗斑的现象.在衍射实验教学过程中,教师通过移动光屏能够让学生观察到衍射图样中心出现忽亮忽暗的现象,该现象对于学生认识光的波动性具有重要意义.基于以上情况,本文对圆孔衍射进行理论分析和参量对比,采用简单的实验器材在课堂上为学生演示出了丰富的衍射现象.
1 实验原理
圆孔衍射现象是在点光源(或激光束)的照明空间中插入带圆孔的衍射屏,接收屏幕上出现亮暗相间的互为同心圆的衍射条纹图样,中心斑点可能是亮的(亮斑),也可能是暗的(暗斑),该现象可利用半波带法来解释.
取波前Σ作为以点光源S为球心的球面(等相面),设其半径为R,其顶点O与场点P0的距离为b,以P0为中心,分别以b+λ/2,b+λ,b+3λ/2,b+2λ,…为半径做球面,其中λ为光的……
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