第1章 光學儀器的改進設計與使用(1 / 3)

自製光路顯示器

由於常規演示光路的裝置,其顯示性和可靠性較差,給演示操作和演示效果帶來困難。重慶市第一師範學校劉景惠老師介紹一種自製的光路顯示器,與常用的氦氖激光器配合使用,能克服上述缺點,達到演示要求。

顯示器為一個直徑約16cm厚2cm的有機玻璃盤狀容器,內裝可由手柄K控製並繞軸M旋轉的10cm×15cm條形平麵鍍鉻反射鏡MN,容器邊沿有注煙小孔a、b,H為夾持手柄。底盤為邊沿標有360°的分度盤。

使用(1)光的直線傳播由小孔用軟管注入煙霧,將平麵鏡MN旋離半徑方向,以激光為光源,演示光的直線傳播。

(2)光的反射注入煙霧,將平麵鏡MN旋至直徑方向,以激光器為光源演示光的反射及反射定律。

(3)光的折射由小孔注入煙霧和摻有少量牛奶的清水,將平麵鏡旋離半徑方向,以激光器為光源,演示光的折射及折射定律。

(4)光的全反射由小孔注入煙霧和摻有少量牛奶的清水,將平麵鏡旋離直徑方向,改變入射光路,演示全反射。

(5)選擇光源調整裝置還可作光的散射和光的色散等演示。

自製軟片光柵

高中、師範和其它中等學校的物理教學,都需要衍射光柵。安徽省徽州師範謝克敬老師用照相法製作了兩批不同規格的衍射光柵,操作容易,成本低廉,教師演示和學生實驗,效果都很好,今介紹如下。

第一次:

①取一張光潔的白紙(長約110cm、寬約78cm),先用鴨咀筆每隔4mm和6mm分別劃細黑線,再用毛筆把6mm間隔塗成黑色,黑白線各110條。

②把有黑白線條的紙平正地釘在小黑板上,並把小黑板掛在室外。用135型照相機(固定在三腳架上,內裝GB21°全色膠卷)拍攝。當時,冬天的上午,天空有薄雲。我們在722m、935m、1281m等不同遠處,分別進行拍攝。底片衝洗涼幹後,測得其光柵常數分別為77×10-2mm、65×10-2mm和46×10-2mm。即130/cm、153/cm、215/cm。

③把攝製的光柵底片,夾持在馬糞紙做的框架上,分發給上課的學生,並在講台上點亮一隻直絲燈泡(普通白熾燈泡也可以)。學生坐在座位上,人手一片。拿著光柵,放在眼前,隔著光柵看燈泡鎢絲,可以看到5-6級鮮豔的彩色條紋。把光柵向眼睛方向傾斜,相當於使光柵變密,則看到條紋的寬度增大。若用紅玻璃蓋住燈泡,則見明暗相間的紅色條紋。

第二次:

①在白紙上畫上述黑線是很費時間的。我們又改在長34cm、寬21cm的木板上,包一層黑紙,然後用縫紉機白線、每隔1mm繞捆一道。

②冬天的下午,在陽光下,用裝有BG21°全色膠卷的120型照相機(固定在三腳架上)分別在115m、2m和27m距離,用光圈11和速度1/125秒正麵拍攝。底片衝洗出來,加上馬糞紙框架,即成光柵。由於黑白比例已從上次15提高到10,光柵的透光性較好。用遊標卡尺測出光柵總寬度,除以白線條數,即得光柵常數,如13×102mm-57×10-2mm,或76/cm-174/cm。

③讓氦氖激光器發出的紅色激光,通過自製的光柵,就能在較遠的光屏(或白牆)上顯示出5-7個衍射點,供全班學生觀察。若用不同常數的光柵演示,可測知衍射點的距離是不相等的:光柵越密,衍射點間的距離越大。用強白光束進行類似實驗,效果也好。

簡易平行光源的自製

平行光源是幾何光學實驗中經常要用的光源,除太陽平行光外,一般難人為獲之,利用激光技術產生平行光雖很理想,但激光器的價格昂貴。廣西柳州鐵路二中肖毅老師介紹了一種自製的簡易平行光源。

該裝置的構造與製作

該簡易平行光源構造的俯視圖。它包括P、Q兩部分、P部分是隻能透射出三束(或五束)光線的凸透鏡,Q部分是取掉了玻璃片和電鍍反光鏡的手電筒。

P部分的製作方法:從無色透明的可樂瓶體上剪取的兩塊薄片,其兩側直線邊必須取在瓶體母線方向上,長度取35cm,上下兩弧線邊與兩側直線邊垂直,弧線邊的跨長,一塊取4cm,另一塊取44cm。在44cm跨長這塊的兩直線邊旁02cm,向薄片彎曲的方向折出約20°的角,再將4cm跨長的薄片的兩直線邊各插進一折角內,並用“502瞬間膠”密封粘接好接頭,這樣兩塊薄片便圍成的上部的框,底板是塊不透水的薄板,長5cm,寬15cm,底板與上部透明框的連接,亦是用膠密封粘接的,待粘膠幹後,向透明框內注入清水,它就成了簡易凸透鏡。壓平坦後的牙膏皮剪成的三縫(或五縫)板,它長48cm,高35cm,這高度與凸透鏡薄片等同,所開的三條(或五條)窄縫縫寬各1mm,縫長25cm,縫間距離1cm(五條的取07cm)。把剪製好的牙膏皮緊靠在凸透鏡的一麵上,組裝時,窄縫的開口應朝下,且讓中窄縫在凸透鏡中線位置,然後小心地將牙膏皮兩側推壓打折,使之包在凸透鏡的兩邊角。