泊松亮斑是指当单色光照射在直径恰当的小圆板或圆珠上时,会在其后面的光屏上出现环状的互为同心圆的衍射条纹,并且在所有同心圆的圆心处会出现一个极小的亮斑。关于泊松亮斑,物理学发展史上还有一段轶事。数学家泊松是一位坚持光的微粒说的科学家,他根据菲涅尔的波动理论推算出圆板的阴影中心应该出现一个亮斑,但这个亮斑却从未被人看到过,因此他认为这可以用来推翻菲涅尔的波动理论。然而意想不到的是,泊松的理论提出还不到一年,1819年,物理学家阿拉果就通过实验观察到了圆板阴影中心的亮斑。如此一来,原本是驳倒菲涅尔理论的有力武器,反而成了支持菲涅尔理论的有力依据。
尽管泊松亮斑实验非常奇特,但由于实验条件的限制,实验现象不易呈现,因此许多中学教师在讲解光的波动性时仅结合教材图片一语带过,很少有教师亲自在课堂上进行实验演示,这不得不说是一种遗憾。近年来,有不少教师开始针对这一实验进行改进,虽能让学生在课堂上观察到现象,但受光源和环境的影响,实验效果依旧很不理想。为此,笔者在其他教师研究的基础上对泊松亮斑的实验进行了进一步改进,突破了光源和场地的局限,改进使用了一种能全天候演示泊松亮斑实验的装置,且操作简便,效果显著。现将做法与大家分享。
一、改进后的实验装置及原理
二、改进实验的创新之处
三、结语
改进后的实验装置,能够不受光源和周围环境的影响,全天候地演示泊松亮斑实验,极大地提升了课堂教学效果。泊松亮斑实验本身奇特且有趣,学生在亲眼看到泊松亮斑的动态形成过程以后,一定会在头脑中留下深刻的印象,从而深化对“光是一种波”的理解。
参考文献
[1] 张凯.泊松亮斑的演示方法及其创新应用[J].物理之友,2019(2):39.
[2] 赵凯华.新概念高中物理读本(第三册)[M].北京:人民教育出版社,2007:184.
[3] 仲扣庄,刘炳昇,朱琦.用激光演示杨氏干涉、泊松亮斑的实验[J].物理教学探讨,2002(11):43.
王进 卞龙宝 江苏省大丰高级中学 |