例谈如何利用简易装置得到光的衍射现象

摘 要：在物理教W中，演示实验以其直观、省时和易于配合讲解等特点得到广泛的应用.许多学校的物理实验室都配有大量的演示实验器材，但正是因为实验器材过于优化，学生所学的知识仅仅局限在教材上，很难将知识迁移到生活中.如何才能利用生活中常见的物品，科学、高效的设计和制作演示实验仪器，并且让每位学生积极参与学习，是值得大家共同探讨的问题.本文以光的衍射实验为例，鼓励学生利用生活中常见的材料，进行实验.

关键词：光的衍射；简易实验；设计与制作

光在学生的生活中并不陌生，但是在学生的日常生活经验中，光都是沿直线传播的，光的衍射比较难理解.那么如何让学生体会到衍射现象呢？物理实验室有成套的实验仪器，例如分光计进行光栅衍射实验，利用该装置进行实验，现象明显，效果很好，而且能够测得光栅常量.然而大部分学校的实验室只有较简单的光栅装置，利用激光笔和光栅，也能得到衍射图样.但是实验课堂中学生对光栅的结构并不清楚；同时还有部分学校缺乏实验器材.这就需要学生自己动手制作一个简易的光栅.通过制作简易光栅，有助于锻炼学生的动手能力，也有助于学生将书本知识与实际生活相联系，从而多角度地掌握光的衍射.

1 利用激光笔和平面镜进行衍射实验

将镜子镀银那一面用剃须刀划一条单缝，用激光笔发出激光投射在单缝上，观察在墙上形成的图样.

2 利用激光笔和头发进行衍射实验

光的衍射现象是指光可以绕过障碍物继续传播，那么光除了可以通过上述的狭缝，能不能绕过细小的发丝呢？将头发丝拉直，用激光直接照射到发丝上，观察光在墙上的投影，同样可以在较近的距离内看到明显的衍射图样.按照本实验的经验，那么将头发丝换成其他类似的物品，进行实验，同样可以观察到明显的衍射现象.

3 利用激光笔和CD光盘进行衍射实验

利用CD光盘制作光栅并非是在光盘上刻狭缝.我们常见的CD光盘非常薄，它只有1.2mm厚，但却包括了很多内容.分析光盘的结构可以知道CD光盘由透明的基层、记录层、反射层、保护层和标签印刷层构成.其中记录层上有无数个及其微小的长短不一的凹坑和非凹坑组成的螺旋光道上，相邻光道间的距离为1.6μm，这些光道放在一起相当于一个光栅.

实验时，将CD光盘固定正对墙壁，让激光直接照射到光盘上，则可在墙上观察到反射光的衍射图样.这就是反射光栅做光的衍射实验（如图1所示）.

用CD光盘做反射光栅演示光的衍射现象时，发现操作不便而且较难解释清楚.光盘能否像实验室的光栅那样做透射光栅呢？实验时，可用透明胶布粘住光盘的背面（印刷层或者保护层），再撕开，即可将光盘从反射层和印刷层从光盘上剥离，留下记录层和基层.接下来可以用激光照射，即可得到明显的衍射现象（如图2所示）.

查阅光盘的结构和原理，作者发现不仅CD光盘可以用来制作光栅，DVD光盘也可以.根据DVD光盘的原理，可以用小刀将DVD光盘从中间分成两层，经实验其中透明的一层也可以作为光栅使用.

只要狭缝的宽度跟波长比，比波长小或者相差不大时就可以演示明显的衍射现象.其中CD光盘的狭缝只有1.6μm，衍射现象最为明显.从实验操作和实验仪器的准备上而言，自己制作的光栅简单便捷，学生能够较快地得到，而且制作过程并不复杂.有利于培养学生动手实验的能力，并将书本上的知识顺利地联系到日常生活中.

《浙江省普通高中学科教学指导意见》中指出《光的衍射》教学要求为：了解光的衍射现象，知道衍射条纹的特点；知道光产生明显衍射现象的条件.因此，利用简易装置进行实验已经可以达到《教学指导意见》的教学目标要求.

物理本身是一门以实验为基础的学科，物理的很多定理或定律来源于实验，一个物理实验就是一个物理情景.新课标背景下的物理课堂要体现学生的自主学习，其奥秘在于“师生角色的转换”，变学生的被动学为学生课堂的主动参与.让学生亲身去经历知识的形成过程，在欢乐的课堂氛围中学会学习，学以致用.那么，让学生自己动手进行实验探究，而且利用的器材是身边常见的物体，这将是一个很好的方式.这不仅可以较好地调动学生学习的积极性，而且有利于将教材上的知识迁移到具体的生活中，并且这将是一个契机激发学生去探索生活和大自然.

参考文献：

[1]郭宝宝.物理演示实验仪器设计与制作.[D].辽宁：辽宁师范大学，2011.