范文一：颇为讽刺的“泊松亮斑”

菲涅耳是法国知名的土木工程兼物理学家，他发展了惠更斯和托马斯·杨的波动理论，开创了光学研究的新阶段，从而成为“物理光学的缔造者”。

在经典物理学时期，关于光的本性有波动论和微粒说两种观点。1818年，法国科学院举行了一次征文比赛，提出的题目是利用实验判定光的衍射，并且根据实验推导出当光线通过物体附近时的运动状况。这次活动的评委会由很多著名的科学家组成，其中比奥拉普拉斯和泊松都是坚定的光的微粒说的拥护者。他们希望征集论文，用光的微粒说理论解释光的衍射和运动，以此攻击光的波动说。

然而，出乎组织者的本意，比赛组委会收到了一篇让他们大跌眼镜的论文。一位并不太知名的年轻学者菲涅耳在朋友的鼓励下大胆提交了一篇论文，在论文里，菲涅耳采用了横波观点，加以严密的数学推理，合理地解释了光的衍射、偏振现象。他的文章行文规范，体系洋洋洒洒，委员会成员都为他的勇气和卓识惊叹。

但是数学家泊松是粒子论者，他强烈反对光的波动说，他不相信菲涅耳的结论，并对其进行了严格审阅。他用数学方法计算得出结论：如果光是一种波，当光照在一个圆盘上时，在阴影中间就会相应出现一个亮斑。影子里怎么可能出现亮斑呢？泊松觉得非常荒谬，其实在当时其他任何人看来也是很可笑的。影子的中心应是最黑暗的，而假如按照光的波动理论却变成最亮的了。泊松宣称已经驳倒了波动理论。

组委会差点因此宣布菲涅耳的这篇论文是弃稿，但菲涅耳的朋友，也是评委之一的阿拉戈看不惯泊松等人主观随意、妄下断语的做事方式，便坚持要求让菲涅耳对其论文的结论进行实验检测易证明其理论。

菲涅耳和伙伴一起勇敢地接受了挑战，满怀信心准备实验验证它的观点。公开实验的这一天，所有的大赛评委都来了，见证关于光的理论的正面交锋。随着菲涅耳实验的进行，大家发现在圆盘阴影的正中间奇迹般得出现了一个亮斑，所有人都惊呆了。泊松及其支持者更是大跌眼镜，虽然他们不敢相信，但确实是事实。而且试验中光斑的位置亮度与论文中的观点相当吻合。

泊松本想打击光的波动学说，却阴差阳错提供机会再次证明了光的波动性，光的粒子说开始崩溃了。圆盘阴影中央的亮点，则被误导性地称为“泊松亮斑”。

菲涅耳最终得到了评委们的一致肯定而捧获比赛的大奖，同时他也一夜成名，成为在光学界可与牛顿、惠更斯齐名的传奇人物。但是，菲涅耳并没有就此停在功劳簿上，他又继续开创性地假设光是一种横波，成功地用横波理论解释了偏振现象。鉴于他在光的波动理论领域的巨大贡献，菲涅耳被誉为“物理光学之父”。

范文二：泊松亮斑实验的改进

探索 性物理 实验 有别 于传统 的测 量实验 或验证　

实验 ， 在 设计 实验 、 选 择器 材 、 现 象 演示 时应 该 遵循　

如下原则 或方 法 ： 　

法 又一 次增大 了激光 投 射 “ 圆盘 ” 操作难度， 同 时普　

通 教室场 地难 满足实 验要求 。 　

二、 实验 改进 的方法　

（ １ ） 实验设 计具 有探索 性和新 颖性 ， 能充 分引发　 学生 的认 知 冲突 ， 积极 主动 地 观察 、 操作、 思 考 实验　

１ ．“ 圆盘” 的制 作方法 ： 把 一 枚 大 头 针 吸 到 磁 性　

较 强 的磁 铁 的一个极 上 ， 把这 块磁 铁夹 到铁架 台上 ， 　 然 后把小 钢珠 经另 一磁 极 磁 化后 和 针 尖靠 近 ， 小 钢　 珠将 被针 尖 吸住 ， 其 中小 钢 珠选 用 直 径 为 ３ ． Ｏ ｍｍ 　 自行车脚 踏 内的钢 珠 。这样 的“ 圆 盘” 避免 了胶 水 、 　

过程 和现象 ， 重新建 构物理 认知结 构 。 　

（ ２ ） 实验 现象 和过程具 有趣 味性 ， 适 应学 生心理　 特点 和认 知水平 ， 从 低 层 次 的操 作 兴趣 逐 渐 发 展 为　 较 高层次 的理论 思考 兴趣 。 　 （ ３ ） 实验器 材简 易可得具 有普 遍性 ， 拉近 物理和　 生活 的距 离 ， 突出物理 原理 ， 适 合学 生 自主探究 和思　

考。 　

墨水 及载 玻片对 实验 结 果 的干 扰 ， 使 实 验 的　 言度　

增大。 　

２ ．光 源 的处理 ： 采 用教 学 用 普 通 氦氖 激 光 器 ， 　 因为激光束 很细 ， 只有半 毫米左 右 ， 在 激光 的传 播路　 径上 加透镜 （ 凹、 凸镜均 可） 进行 扩束 ， 同时扩束 后 的　 激 光将“ 圆盘” 投 影的 暗斑放大 。这样 可 以大 大缩短　 激 光器与 “ 圆盘” 屏 幕 的 距离 ， 使 激 光投 射 “ 圆盘 ” 的　 操作 更加 方便 。 　

三、 实验器材　

（ ４ ） 实验具 有科 学性和 教育性 ， 实验设 计思 想和　 结 果不能 出现科 学 性错 误 ， 蕴 涵 丰 富 的科 学 思 想和　

科 学方法 教育 因素 。 　

参 考 文 献　

Ｆ １ ］邢 红 军 ， 高中物理探索 性实验 的设计 理论 ， 课程 ? 教 材　

?

教法 ， １ ９ ９ ９， ９： ３ ２ —３ ５ 　

教学用 普通氦 氖激光 器 、 小 钢珠 （ 自行车脚 踏 内　 的钢 珠 ， 直径 ３ ａｍ） ｒ 、 铁架 台 、 大 头针 、 磁铁 、 光 具 座　 及透 镜 （ 厂：２ ０ ｍｍ） 、 屏幕（ 或墙壁） ， 自制 激 光 器 底　

座（ 一块平整 木板 四角拧 上微调 螺丝） 。 　

四、 实验步骤　

［ ２ ］ 房成广 ， 略谈 开 展 探 索 性 物 理 实 验 的作 用 与 方 法 ， 教 育 探　

索， ２ ０ ０ ２ ， ７ ： ６ ８ 　

［ ３ ］张 敏 ， 探 索 性 物 理 实验 的双 重教 育 功能 ， 物理实验， 　

２ ０

０ ４， １ ０： ２４— ２ ７ 　

口 口　

１ ．如 图 １将 实 验 器 材 按 图 示 位 置 摆 放 ， 最 后 将　

小钢 珠吸 附到磁铁 下面 大头针 的针尖 上 ； 　

泊松亮斑实验的改进　

杨　 雄　 （ 奉化中学 浙江 ３ １ ５ ５ ０ ０ ） 　 泊松亮 斑实验 演示方 法一 般采用 普通 氦氖 激光　

器直 接照射 “ 圆盘 ” （ 即遮 挡物 ， 制作 的方法 是直 接将　 小钢珠 用 ５ ０ ２粘在 载玻 片上或 用碳 素墨水 直接涂 在　

载玻 片上） ， 同时调整 激光 器 、 “ 圆盘 ” 和屏幕 的距 离 ， 　

在激光 束不被 “ 圆 盘” 全部 遮 挡 的情况 下 ， 屏 幕 上 观　

图 １ 　

、 　

２ ．调 整 光源 、 透镜及“ 圆盘 ” 的位 置 ， 使 透过 透　

镜 的激光光 斑略 大于小 钢珠直径 ， 投射 到墙壁 上 ； 　 ３ ．调 节 激 光 器 下 面 底 座 的 微 调 螺 丝 ， 使 小 球 的　 暗斑 居 中 ， 直 至 发 现 暗 斑 中 心 出 现 一 个 极 小 的 亮 斑　

（ 图 ２ ） 。 　

斑　

斑　

察 泊松 亮斑 。实验效 果不 佳 。 　

一

、

实验效果不佳原 因 　

１ ． 玻璃 片与小 钢珠之 间 的 ５ ０ ２ 胶 水对 光 的不均　 匀 折射 ， 风干 的碳 素墨 水 对 光 的透 光 等 因 素对 实 验　

结 果 的干扰 。 　

２ ．激光 特点 是 单调 性好 ， 发散 小 ， 因 此 激 光 束　

就 很细 ， 造成激 光投 射“ 圆盘 ” 操 作 不 方便 ， 同 时“ 圆　

松 亮 斑　

盘” 阴影 小 ， 中央亮 点 不 明 显 。为 了放 大 阴影 ， 一 般　 的方法是 加大激 光器 、 “ 圆盘” 和屏 幕 的距离 ， 但此 方　

图 ２ 　

图 ３ 　

３ ｌ卷第 １ ２ 期　

２ ０ ０ ９ 年 １ ２ 月　

物

理

教

学　

ＶｏＩ ＿ ３ ｌ 　 Ｎｏ ．１ ２ 　

Ｄｅ ｃ ．２ ０ ０ ９ 　

ＰＨ ＹＳ Ｉ ＣＳ 　 ＴＥＡＣＨＩ ＮＧ　

论《 科学》 课堂教学中学习方法的培养　

虞 华鑫　 （ 绍兴县实验中学 　 浙江 ３ １ ２ ０ ３ ０ ） 　

摘要 新 课 程 改 革 的重 点 之一 是 围绕如 何 培 养 学 生 学 习方 法 的 变革 实现 轻 负优 质 。 本 文 围绕《 科 学课 程 标 准 》 对 学 习方　

法 的要 求 ， 论 述 注 重在《 科 学》 课 堂 教 学 中渗 透 学 习方 法 的 培养 。 　

学生学 习负担过 重 ， 直接 影响 着身 心发 展 和整　 体 素质的提高 ， 减 轻学 生 过重 负担 是进 一 步提 高教　 育教学 质量的重要 举措 ， 如何实 现 轻负 优质 是 每个　 教育工 作者 都 应 关 注 和思 考 的一 个课 题 。笔 者 认　 为， 加强 学法 指导 ， 提高 课 堂教 学效 率 ， 是实 现轻 负　

是教师 的方法教学 经 验 ， 对 学 生 掌 握 学 习 方 法 起 着　 至关重要 的作用

， 能 促 使 或 加 速 学 生 获 得 和 运 用 学　

习方法 。教 师的方法 教 学经 验 体现 在 ： 教 师 善 于识　 别 重点 、 善 于发现新 的学习方法 、 善 于选择适 合的训　

练材 料 、 善于将 教学 内容 的“ 隐含 ” 要 求转 化 为显 现　

要求 ， 将 方法 明确地 、 有意识 地教给 学生 。二是教 学　 方法 的恰 当运用 ， 学习方法 是一种 内隐性学 习技 能 。 　

教 师 教 学 方 法 的恰 当 与 否 ， 决 定 着 学 生 学 习 方 法 的　

掌握及运用 程度 。 　

优质 的最佳 途径 。现代教 育家 陶行知 明确主 张教 师　

的责任在 于教 会学 生学 习 ， 他说： “ 我认 为好 的先 生　 不是教 书 ， 是 教学生学” 。当代著名教育 家叶圣 陶也　

多次提 出： “ 教 为了不教” ， 主 张 让 学 生 学 会 学 习 。那　

么， 在《 科学 》 课 堂教 学 中如何 落实学法指 导 ， 培养学　 生 自主学习的能力 呢？ 　

学 生 对 学 习方 法 的 掌 握 和运 用 从 某 种 意 义 上 来　 说是 获得“ 点石成金 ” 技 巧 的 过 程 。 鉴 于 学 习 方法 本　

在传统 的教学 活动 中指导 学生学 习方 法往往是　

课 后的事 ， 教 师在 课 堂 教 学 中更 注 重 知识 的传 授 。 　 我 们习 以为 常的是课堂教 学 中教 师牢牢控 制着 自己 　 的预设 。这种控 制方 式 忽略 了 学生 内在 的因素 ， 影　 响 了学生学 习的 自我 效 能感 ， 更不 利 于 提升 学生 的　 元认 知水 平 。因此 改 革课 堂 教学 ， 转 变 这种 学 习方　 式显得尤 为迫切 。然 而 ， 根 据 学生 认 知特 点 和教 师　 层 面 因素 ， 在课堂 中进行学法 渗透是 至关 重要 的 。 　

１ 、 指导学 生开展研究性学 习 —— 指导不指令 　 新 课 标 中 提 倡 凸现 学 生 个 性 的 研 究 性 学 习 是 课　

身的复杂性 ， 这一 过程 也受 到诸 多 因素 的影 响 。就　 目前 的研究 来看 ， 影 响学 习方 法 和运 用 的 因素 可分　 为两个方面 ： 一 是学生 内在 的因素 ， 包括 学生 的年龄　

特征 、 智力水平 、 原 有知识背景 、 学 习归 因方式 、 自我　

效 能感以及元认知 水平 ； 三 是 外 在 的 因素 ， 包 括 学 习　

材料 的难 度 、 学 习 时间 的 长 短 、 教 学 信息 的反 馈 调　

节、 教 师因素及家 庭背 景 等 。所 有这 些 因素 共 同影　 响学生对学 习方法 的掌握 和运用 。 　 从教师层 面来 说 ， 主要 体现在 以下 两个方面 ： 一　

五、 实验效果 　

堂 教学方法渗 透的有效 手段 。如在“ 水” 的一章 的学　

习中 ， 学 生 已认 识 了 有 关 饮 用 水 的 一 些 知 识 。 为 了 　 能 使 学 生 运 用 所 学 的 知 识 来 解 决 选

择 喝 什 么水 的 问　

探讨及 实践 ， 用玩具激光笔作光源 ， 直径 为 ０ ． ７ ｍ ｍ 的　

小钢珠 （ 普通 圆珠笔笔头 的小钢珠 ） 作 圆盘 ， 让一个学　 生控制光源 、 透 镜和“ 圆盘” 三 者 的距离 ， 另一个 学生　

图 ３为直径为 ３ ａｍ 的小 钢珠 在氦 氖激 光 器照　 ｒ

射下 的泊 松亮斑照 片 ， 此 照片与 书中插图基本 一致 。 　 物理学是一门以实验为基础 的学科 ， 对 于教材 中 　

的一些插 图和　 实验 ， 作 为一名 教 师 ， 应 尽 量想方设 法　

移动白纸充 当屏幕 ， 近距离观察 ， 实验效果 也相 当好 。 　

在 做 好 泊 松 亮 斑 课 堂 演 示 实 验 的 同时 ， 开 出 如 上 述 的　

进行实验演示 。操作不 便 、 效果 不好 的实 验 ， 就和 学　

生一起讨论如 何改进 实验 ， 师生 都 可 以从 中受益 ， 提　 高分析 问题和 解决 问题 的能力 。在提倡 教育 创新 的　 今天 ， 实验的各种 改进也是一种教 育。经过师生共 同　

? ３ ２ ? 　

学生实验 ， 教学效果 大大 提高 ， 真 正提高 了学 生对 物　

理 的兴 趣 。 　

口 口　

范文三：泊松亮斑

泊松亮斑

说起泊松亮斑还真是有点儿意思。在经典物理学时期，

关于光的本性有两种观点，

即波动论和粒子论（当然现在已经知道其实是波粒二象性了）。

而数学家泊松是坚定的粒子论者，他对光的波动说很不

屑。

我们知道，波是可以产生衍射的，于是泊松为了推翻

光的波动说就用很严谨的数学方法计算，得出的结论是：

“假如光是一种波，那么光在照到一个尺寸适当的圆盘时，

其后面的阴影中心会出现一个亮斑”。这在当时看来是一个

很可笑的结论：影子的中心应该是最暗的，如果光是波动

的反而成了最亮的地方了。泊松自认为这个结论完全可以

推翻光的波动说，然而物理学家菲涅尔的试验却使泊松大跌眼镜——事实的确如此，在阴影的中心就是有一个亮斑。

泊松本来想推翻光的波动说，结果反而又一次证明了光

的波动性。由于圆盘衍射中的那个亮斑是由泊松最早证明计

算出来的，所以叫做“泊松亮斑”

具体地来说就是：

泊松亮斑:当光照到不透光的小圆板上时,在圆板的阴影

中心出现的亮斑 (在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆

环).

形成的原因：是由于光的衍射，可以利用衍射公式来具

体计算。

1678年惠更斯向法国科学院提交了著作《光论》。在书中，惠更斯把光波假设为一横波，推导和解释了光的直线传播、反射和折射定律，书中并未提到关于光谱分解为各种颜色的问题。惠更斯的光的波动理论是研究碰撞现象的一个直接结果，他认为光是一种问题冲量，他类似于球与球之间的冲量的传递，这一研究代表了光学研究中物理观念和数学观念的联合。 波动说的复兴：英国物理学家托马斯·杨（Thomas Young,1773.6.13- 1829.5.10），法国物理学家菲涅耳（Augustan Jean Fresnel,1788.5.10-1827.7.14）

托马斯·杨于1801年提出干涉理论。利用干涉观念成功解释了牛顿环，同时也成为第一个近似测定波长的人。在1807年出版的《自然哲学和机械工艺讲义》中对光的干涉再次作了解释。

菲涅耳设计一个实验：利用两个与小孔或不透明障碍物边缘都无关的小光源，用两块彼此接近180°角的平面金属镜，避开衍射，由反射光束来产生干涉现象。并运用大量工具进行数学运算，使实验数据与计算结果一致，被授予优胜奖。菲涅耳用波动说解释影子的存在和光的直线传播，并指出光的干涉现象和声音的干涉现象所以不同，是由于光的波长短得多。这一成功，为光的波动说增添了不少光辉。

泊松根据菲涅耳的计算结果，得出在一个圆片的阴影中心应当出现一个亮点，这是令人难以相信的，过去也从没看到过。但是菲涅耳的理论计算表明，当这个圆片的半径很小时，这个亮点才比较明显。经过实验验证，果真如此。菲涅耳荣获了这一届的科学奖，而后人却

戏剧性地称这个亮点为泊松亮斑。

菲涅耳开创了光学的新阶段。他发展了惠更斯和托马斯·杨的波动理论，成为“物理光学的缔造者”。

范文四：研究光的衍射及其现象,观察泊松亮斑实验报告

2010—2011 学年度上学期物理实验教学示范中心 研究报告

学院 指导教师 实验名称 专业 班 实验地点 研究光的衍射及其现象，观察泊松亮斑 学生姓名 实验时间 学号 年 月 日

一、实验的研究现状及主要参考文献 研究现状： 光波遇到障碍物以后会或多或少地偏离几何光学传播定律的现象。几何光学表明，光在均匀媒质中按 直线定律传播，光在两种媒质的分界面按反射定律和折射定律传播。但是，光是一种电磁波，当一束光通 过有孔的屏障以后，其强度可以波及到按直线传播定律所划定的几何阴影区内，也使得几何照明区内出现 某些暗斑或暗纹。总之，衍射效应使得障碍物后空间的光强分布既区别于几何光学给出的光强分布，又区 别于光波自由传播时的光强分布， 衍射光强有了一种重新分布。 衍射使得一切几何影界失去了明锐的边缘。 意大利物理学家和天文学家 F.M.格里马尔迪在 17 世纪首先精确地描述了光的衍射现象，150 年以后，法 国物理学家 A.-J.菲涅耳于 19 世纪最早阐明了这一现象。 光的衍射现象的观察和特点 衍射是一切波所共有的传播行为。日常生活中声波的衍射、水波的衍射、 广播段无线电波的衍射是随时随地发生的，易为人觉察。但是，光的衍射现象却不易为人们所觉察，这是 因为可见光的波长很短，以及普通光源是非相干的面光源。当用一束强光照明小孔、圆屏、狭缝、细丝、 刀口、直边等障碍物时，在足够远的屏幕上会出现一幅幅不同的衍射图样。在实验室中，过去用碳弧灯这 类强点光源，而目前广泛采用氦氖激光器作光源来显示衍射现象，收到了良好的效果。衍射现象具有两个 鲜明的特点：①光束在衍射屏上的某一方位受到限制，则远处屏幕上的衍射强度就沿该方向扩展开来。② 若光孔线度越小，光束受限制得越厉害，则衍射范围越加弥漫。理论上表明光孔横向线度 ρ 与衍射发散 角Δ θ 之间存在反比关系 参考文献： [1]《大学物理学》（教程） [2]《发明与创新（综合科技）》 [3]《激光的衍射及热作用的计算》 [4] 百度文库 二、实验需要的主要仪器设备和材料 光学平台及其附件、激光器、狭缝、光屏、硬质黑纸片(圆形）、大头针、光栅、钢球（大小不同的 若干个）、注射器、带有铁丝环的塑料瓶、自来水（里面加少许杂质）。 三、实验的研究目的

第1页

1、观察单缝衍射、圆孔衍射以及泊松亮斑的现象，了解其特点。 2、进一步观察光的衍射的各种情形，从而更加深刻地了解并理解光的衍射。 3、学会用不同的方法研究出同一实验现象。 四、实验的研究内容 1、研究光通过单缝时的衍射现象。 2、研

究光通过一个单缝（横放）和一个单缝（竖放）时的衍射现象。 3、研究光通过光栅时的现象（正交光栅，网格光栅，透射光栅）。 4、研究圆孔衍射的现象。 5、研究针作遮挡物时的衍射现象。 6、研究小钢球作遮挡物时的衍射现象。 7、探究泊松亮斑现象。 四、实验的创新之处 进行多个实验对光的衍射现象进行研究，然后进行总合，分析实验现象，从而得出相应的实验结论。 这样可以使我们更加清楚地明白光的衍射现象， 更加透彻地学习光的衍射现象， 也使研究的问题更加简洁、 清晰。 五、实验结果（包括实验数据、数据分析、实验结论等） 1、单缝衍射 缝越小，衍射现象越明显，光斑之间的距离越大，若缝的间距小到一定程度进而遮住光源时，衍射现 象消失；随着缝的增大，光斑之间的距离越小，逐渐汇成一点，衍射现象消失。

2、两个单缝（双缝等宽） 在水平方向和竖直方向上均出现衍射现象，中央明纹为正方形，现象同一个正交光栅。

3、透射光栅 光通过透射光栅，正交光栅，网格光栅均出现衍射现象。 两个透射光栅放在一起如同一个正交光栅。 正交光栅的明纹间距大于网格光栅的明纹间距。

4、圆孔衍射 光通过不同的小圆孔，当孔越小，衍射现象越明显，中间的圆盘越大；当孔过大时，光就直接从孔中 透过，无衍射现象。

第2页

5、针当遮挡物 针越细，衍射效果越明显，随着针的粗度的增加，衍射条纹的纹间距逐渐减小。

6、小钢球作遮挡物 普通的小钢球做遮挡物时， 光不能从其中透过， 实验中光通过的几个小钢球都不能从其透过。 故可知， 光的波长小于这些小钢球的波长。

7、泊松亮斑 利用水滴作为放大镜，利用水中的杂质及微生物做遮挡物，观察到衍射现象，中间的圆斑为亮的，周 围出现明暗相间的圆形条纹。圆形的泊松亮斑发生无规则运动，也说明了布朗运动，即液体分子总是不停 的在作无规则的运动。

8、圆孔衍射与泊松亮斑的区别与相似点 相似点： 现象近似相同，亮度几乎相同。 不同点： 1、圆孔衍射图样中间为黑的，泊松亮斑的中间为亮的。 2、圆孔衍射为光从小圆孔中通过时发生的衍射现象，泊松亮斑则为光从不透明的遮光物体透过时发生的 衍射现象。

指导教师意见：

指导教师： 年 月 日 说明： 1、研究现状：综述其他人对该实验项目的研究情况，取得了哪些成果。 2、参考文献：包括书刊、杂志、网络资料等。

第3页

范文五：泊松亮斑演示实验的改进

泊松亮斑演示实验的改进

泊松亮斑演示实验的改进

口张顺信

河北省沙河市第一中学054100 摘要介绍在1m长光具座上演示圆屏衍射(泊松亮斑)及同一照片显示光的波粒两

象性的方法.

关键词物理实验泊松亮斑近距离演示 1引言

1818年,泊松亮斑(圆屏衍射)的成功演示, 确定了光具有波动性.但时至今日将近200年, 这么一个有趣且很有说服力的奇妙实验,国内高 等教育(或普通高中)教材在涉及泊松亮斑(圆屏 衍射)时,或者只字不提本实验怎么做(如普通高 中),或者指出对暗室有要求的情况下,光源至光 屏的距离要8m才能完成.教育部第六届"海尔 杯"自制教具评选活动中,其中有一泊松亮斑实验 仪器,光源至光屏距离虽减至1.5m,6m,但仍不 能在1m长光具座上演示,这样由于距离远等原 因,准备起来费时费力.本来一个奇妙的实验却 在大,中学几乎都不做.硬性灌输,不直观演示, 难以使学生轻松接受物理规律.

为此,笔者根据实际经验,设计了如图1所示 的装置,使圆屏衍射(泊松亮斑)光源至光屏的距 离减至1m以下.

2器材及结构

图1为本仪器的结构示意图,它包括一个 J2513氦氖激光器1,激光器1的上顶面左端设置

有激光输出孔2,在正对激光输出孔2处设置有 一

个平面镜3,使从孔2输出的光束经平面镜3反 射后水平右射,平面镜3后方与平面镜等高地设 置有一个滤光屏4,其中心开设有一滤光孔41,滤 光孔41后方等高地设置一遮光屏5,遮光屏上开 有一长方形通光孔,用于装载设有遮光圆屏51的 透明板52,遮光屏5后方等高地设置一透镜6,透 镜6后方与透镜等高地设置有一个泊松亮斑观察 系统7.

为了便于调节高度,本仪器所述平面镜3,滤 光孔41,遮光圆屏51,透镜6和观察系统7分别 安装在有可调节高度的活动支座8上. 51

图1结构不惹图

说明:?激光器为J2513氦氖激光器(加长 30cm后长70cm,宽16cm,高12cm). ?滤光孔的直径为1.5mm,2mm.

?遮光圆屏直径小于0.52mm. ?遮光屏上的长方形通光孔面积为4cm× 3cm.

?遮光屏到透镜的距离为0,30cm(方便观 察图案变化).

?透镜至平面镜距离为lOom,20cm(此条件 与上条遮光屏到透镜的距离为0,30cm矛盾之 处,以保证透镜在遮光屏后方),所述观察系统至 透镜距离大于30cm.

?透镜为凸透镜,焦距为0.7cm,透镜可在有 丝纹的套筒中转动.

?观察系统是白光屏或观察目镜,观察目镜 焦距为5cm.

3原理及操作

依遮光圆屏衍射公式:

A=等

即不论遮光圆屏大小和位置怎样,遮光圆屏 阴影的中央永远有亮点.

据遮光圆屏衍射原理可知,遮光圆屏越大,光 源距光屏距离越远;遮光圆屏越小,光源距显示光 《教学仪器与实验》第23卷2007年第8期?37?

屏距离越近.因此,要想近距离观察泊松亮斑,必 须缩小遮光圆屏直径.但当遮光圆屏直径很小 时,肉眼看不到,所形成的泊松亮班图案也很小, 肉眼同样看不到.故只能通过技术放大图案而在 观察系统上显示.

本仪器解决上述问题可采用教学用J2513激 光器光束垂直上射,经一反射镜平面右射,穿过滤 光孔(直径是1.5mm,2mm)至距平面镜15cm左 右的遮光屏的透明板上,透明板上设计有多个遮 光圆屏,通过前后,左右,上下移动凸透镜,使光束 入射点在遮光屏透明板上搜索移动.由于透明板 上设计有大小有序,以行列分布的多个遮光圆屏, 光遇时产生衍射现象,从而在透镜后面产生会聚 后的泊松亮斑.当遮光体大小(与光波波长和凸 透镜焦距等有关)符合——所引起的泊松亮斑图 案成在焦平面上时,肉眼不能分辨,可视为点泊松 亮斑,通过凸透镜焦点的发散作用将图案放大,从 而在距透镜30cm以外的观察系统上可清晰显示

泊松亮斑图案,如图2所示.

图2坡粒两象性圆屏衍射不葸图

可用白光屏10cm×12cm直接观察反射图案, 毛玻璃光屏10cm×12cm直接观察透射图案,观察 目镜观察经毛玻璃透射后的放大图案. 4特点及结论

本教具结构简单,取材与操作方便,不需要暗 室,经济实用,不涉及维修难题.而且实验现象明 显,用时很短,将圆屏衍射的距离减至1m以下, 实现了在光具座上可以方便地演示. 二氧化硫漂白性实验改进

口张文华

河北省迁安一中064400

(1)教材中实验存在问题分析

必修(1)实验[6—2]将二氧化硫气体通人装 有品红溶液的试管里,观察品红溶液颜色的变化. 给试管加热,观察溶液发生的变化.课堂演示过 程中,存在以下不足:演示时现通人二氧化硫气 体,操作较麻烦,费时;给试管加热时,二氧化硫气 体逸出进入空气,造成大气污染,不符合绿色化学 的理念.

(2)实验改进装置(如图1)

(3)实验步骤及现象

?课前准备:在通风橱

中安装一套二氧化硫气体

发生装置,使之慢慢产生二

氧化硫气体.在一只洁净

的试管中加入适量品红溶

液,把二氧化硫气体经导气

管通人到品红溶液中,直至图l

溶液褪色,取出导管,迅速用一只合适的气球封住 试管口.

?课堂演示:用酒精灯在无色溶液处慢慢加

热,片刻后试管内溶液即呈现出浅红色.使试管 自然冷却,浅红色又褪去..

(4)改进后的优点

?实验操作简便,现象明显,且盛有无色溶液

的试管可反复使用.

?无空气污染,符合绿色化学的理念.

?试管口用气球封住,可避免试管受热后气

体逸出,膨胀而炸破试管,使实验更安全可靠. 参考文献参考文献

1姚启钧.光学教程(第二版).高等教育出版社,1989 2人民教育出版社.全El制普通高级中学教科书,物理第三册. 20O6

(收稿El期:2007.06.02)

l马爱丽,王程杰."风管实验"在中学化学教学中的应用之二氧 化硫漂白实验.化学教学,2006(8)

(收稿El期:2007.05.10)

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38'EducationalEquipmentAndExperimentVo1.23,No.8,August2007

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