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研究性学习之二:与光来一场“思想的碰撞”

【文章来源:高二年级部】【供稿人:无】【发布人:张选军】 【发布时间:2021-11-04 08:55:49】 【点击率:440】

与光来一场“思想的碰撞”

——关于杨氏双缝实验的探究学习

在我们的生活中,常常会遇到各种各样奇妙的光现象。雨后空中绚丽多彩的彩虹、在阳光照射下耀眼迷幻的泡沫、让人浮想联翩而神秘莫测的日食、月食......这些大自然的杰作让我们的所处的环境不再千篇一律,而是充满了物质、生命无穷的多样性和乐趣,这些奇妙的场景也让我们萌发了对于光学的探索心理。

在今年寒假对于光学知识进行系统学习和深入地了解以后,我们发现光学原来这么美妙,科学的力量是如此强大。同时,我们对于光学中最为著名的一个实验——杨氏双缝干涉实验,产生了浓厚的兴趣和强烈的好奇。于是,在家长的支持和老师同学的帮助下,我们对于此课题进行了详细实验的探究和原理的分析。







在地板上

低可信度描述已自动生成






起初,我们并没有想要运用专业的实验室装置进行探究的想法,而是使用日常用品(如牙签、头发丝、红外线灯等)进行了家庭简易版实验,但是效果并不如我们所料想的那样好,误差也比较大。


 





图片包含 室内, 建筑, 桌子, 大

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    于是,为了让实验更加精确且具有可信度,我们征得了老师的同意,前往六中北区的物理实验进行进一步的实验。这一次,我们获得了令人满意的成像和数据。

但是实验的过程并不是一帆风顺的。一开始,我们使用的是“点光源+双缝+光屏”的组合,但结果并不理想,我们发现干涉的条纹过小过密,参差不齐,不易于观察。对此,我们寻求了网络的帮助,发现实验最好的光源是线光源。

桌子上摆放着黑色的机器

中度可信度描述已自动生成
于是在讨论之后,我们在双缝的基础上增加了扩束镜这一光学器材进行实验。在实验中,我们应选用光束直径大于缝长度的光源,而扩束镜可以实现将点光源直径放大的效果。



(第一次实验图片)





黑暗中亮着灯

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(下图为第二次实验图片)







图片包含 室内, 建筑, 天花板, 桌子

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但在本次实验过程中,当光经过我们缝仪器时,会经过许多个双缝,这样不仅会产生两个图像,而且由于仪器制作时,每组双缝缝隙大小不同,会使光屏上显示的多组干涉条纹明暗间距不同,影响实验结果。


 

(图为最终成像)

图片包含 监控, 室内, 电视, 屏幕

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黑暗中亮着灯

中度可信度描述已自动生成
    因此,我们再一次对实验装置进行改装和完善:增加透镜、调整距离、对光源改进......在一次又一次的调试和实验后,我们最终得到了活动最好的成像效果的器材搭配和摆放距离。在采集3-5次实验数据并带入原理计算、验证后,终于给实验画上一个圆满的句号。

通过亲手实践,我们实现了杨氏双缝干涉的电脑模拟,效果还是很不错的,同时我们也得出了许多实验中得不到的结论。

在研究完杨氏双缝之后,我们又根据已知的材料,研究了一些其他的光的干涉实验,比如牛顿环,我们尝试从理论的角度推导明暗纹之间的规律。但是尽管我们有了一定的基础,但还是在推导中遇到了许多棘手的问题。但是幸运的是我们通过讨论和查询资料解决了这些问题,最终完成了我们的实验。

总之在物理探究的过程中理论和实验需要相结合,有些看似很简单就可以推导的东西真正开始自己一步一步推导时总是能遇到各种困难。虽然过程很艰辛,但只有通过自己一步一步发现、思考、解决问题,才能真正感受到获得知识的喜悦与享受。

                                     供稿 高二28班齐美然、代征诚

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