光学轮廓仪【多功能光学实验演示仪的制作】

时间：2019-05-24 03:29:30　来源：柠檬阅读网本文已影响人

　　光学实验的演示对学生理解光学规律和光的本质起了非常重要的作用，而由于环境和实验本身精度的要求，对光学实验的调节和展示提出了较高的要求，特别是物理光学中的一些实验较难操作(如小孔衍射、泊松亮斑等实验)，很多教师并没有真正的给学生展示过实验现象，更多的是借助图片进行讲解，如何能够既简单又较好的展示光学实验现象，值得我们深思，在教学实践中我利用简单的材料制作了光学实验演示仪，可以演示多个光学实验，效果很好，觉得在教学中可以推广，故特作介绍。
　　1　材料准备
　　激光笔一只(功率为50mW或100mW左右较好)，一些装羽毛球的直筒，口径合适的一次性纸杯若干个，普通放大镜两个，平面镜两小块，盖玻片一片，一些胶带。
　　2　实验演示仪结构及制作
　　实验演示仪的整体结构可分为光源、光学元件和观测头三部分。
　　2.1光源制作
　　如图1所示，将羽毛球直筒截取一段，长度大约为普通钢笔长的两倍，取两个直筒盖，分别在其中间挖个圆孔，将其中一个筒盖裁边后放入筒内中间位置固定，另一个盖在筒口，再将激光笔(可以买到类似于钢笔的激光笔)穿过两圆孔固定。
　　由于泊松亮斑实验需要对光束进行扩散后演示效果较好，所以需要制作扩散光源，如图2所示，先裁制一个合适长度的直筒(简称扩散筒)，将一透镜用胶带固定在筒盖上，将筒盖裁边后放入筒内合适位置并固定(在距底端约2／3激光笔长度的位置)。
　　2.2光学元件制作
　　①单缝、双缝的制作：如图3所示，将一次性纸杯底部开个适当大小的口子，再将一平面镜截取合适大小，中间划一道狭缝(双缝划两道合适间隔的狭缝)，并用双面胶将其粘贴在口子上方，注意平面镜要将口子覆盖，镜面朝上，划缝时要求平整光滑。
　　②小孔的制作：如图4所示，将一次性纸杯底部用缝纫针钻个小孔，钻孔时应从光线来的这一侧钻入，小孔大小要合适，大致在针尖穿过0.5mm左右即可，小孔边越光滑越好。
　　③泊松亮斑实验的圆屏制作：如图5所示，将一次性纸杯底部开个适当大小的口子，用双面胶将一盖玻片粘贴到口子上方，再用钢笔或墨水笔在盖玻片中间位置滴一小墨滴，注意小墨滴的大小大概是大头针尾部的1／2左右(用红光实验时)，小墨滴越圆越好。
　　2.3观测头的制作
　　将两个羽毛球直筒用胶带接在一起，在筒的一侧用白纸覆盖并用胶带固定(作为展示屏，如图6所示)，注意白纸要盖的平整，再将一个纸杯底部镂空，将合适大小的放大镜用胶带固定在杯底，如图7所示。
　　3　实验操作
　　单缝衍射、双缝干涉、小孔衍射的实验操作类似，如图8所示，将自制光源树立在平地上，打开激光笔，将制作好的光学元件套在光源上，调节纸杯使得光穿过单缝、双缝或小孔，然后在纸杯上方套上制作好的直筒，调节直筒使实验图像显示在白纸的中间，再套上装好放大镜的纸杯即可观察到清晰的实验现象。
　　泊松亮斑实验的操作如图9所示，在光源和直筒之间加一个制作好的扩散筒，其余与上面三个实验操作类似。
　　
　　4　实验仪的特点
　　4.1调节方便
　　利用纸杯口径由大到小的特点，可以卡住直筒口达到相对稳定；实验并不对纸杯进行固定，是因为固定后在光源发生偏移时不易调节，而不固定的纸杯调节较灵活，纸杯上的直筒利用纸杯的这一特点也可以有一定角度的调节，当光线不能沿简直达上端中间位置时，可以通过调节直筒使光线达到所需要的位置，实验中可以通过更换光学元件方便的实现多功能实验的效果。
　　4.2实验现象展示效果明显
　　传统的光学实验现象展示：①通过目镜进行观察：实验需要将眼睛凑近目镜，观察较费力；②将光线投射到屏幕上(如墙壁)，通过屏幕的漫反射进行观察：由于实验环境(如外界光线)影响，现象展现往往不够明显。
　　本实验仪现象展示：利用白纸的半透光性进行现象展示，当光线从一侧照射过来时，我们可以在纸的另一侧看到纸上所展示的实验现象，结合目镜观察的特点，利用直筒在纸屏的下方形成暗室，同时在纸屏上方用一个纸杯形成暗室，再利用放大镜可将实验现象更清晰的展示，同时可将实验仪拿下讲台，横放在手上，走到学生跟前演示。
　　4.3制作简单，取材方便，利于推广
　　本实验所用器材都是我们日常生活中常见的：激光笔可以从网上购得；装羽毛球的直筒可从学校体育器材室要一些(他们一般作为废品处理)；口径合适的一次性纸杯可到超市购得；普通放大镜、胶带、平面镜可从小商品店里购得；盖玻片可以从生物试验室获取，由于制作简单，取材方便，本实验仪不光老师可以制作演示，也可以让学生去制作，去实验，可以广泛推广。
　　4.4体现了物理之美，科学之美
　　本实验仪通过简单的器材展现了精彩的物理现象，
　　在做实验的过程中，许多老师觉得这么几个纸筒做实验仪太简陋，觉得有些“丑”，但当我将几个实验现象利用这个“小丑”展示给他们看时，他们都觉得这很“美”，我想他们是体会到了简约之美，物理之美，科学之美。

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