薄膜干涉实验-高中物理自制教具.docVIP

高中物理讲薄膜干涉实验时，按书上的装置来做，虽能勉强做出，但笔者认为，效果还不十分理想。(1)金属丝圈在肥皂液里蘸过以后，环上形成的液膜，要等一阵，让液膜形成楔形截面才能看到干涉条纹。在这“等”的过程中，肥皂液膜由于受风吹，操作者的喘气，酒精灯火焰的热辐射等因素的干扰，液膜蒸发快，存留时间短(几秒至十几秒钟)，往往刚出现干涉条纹，液膜随之破裂，让观察者大为扫兴，又得重新蘸皂液.这样来回多次，既浪费时间，又不能仔细观察.(2)老师们都做过肥皂泡上的光的干涉现象，有的老师还亲自配制肥皂液让学生自己吹出泡泡进行观察，如肥皂液配不好，泡泡吹不大，甚至吹不出来.吹出来的泡泡碰到物体，立刻破裂。(3)肥皂泡在空中飞动着，不便观察.笔者利用废弃材料对此实验进行改进，不仅克服了上述弊端，还巧得“牛顿环”、“液体表面张力”等多项实验.还将这些演示实验变成学生实验，教学效果令人满意。现介绍如下。1 制作方法???????????????????????????????????????????????????????? 图1??? 1.1 取无色透明塑料饮料瓶(350～1250 ml，笔者选用1250 ml)1个，截去小部分锥体。在瓶里放入4角匙洗衣粉，再加入400 ml，20oC的清水(洗衣粉溶液可静置数小时后，除去杂质，加入一些食糖水或甘油效果更好)，制成洗 衣粉溶液，如图1中的A所示。??? 1.2 制作金属丝(直径2 mm)长方形(长约7 mm，宽约6 cm)框架，留长杆部分33 cm(接头部分最好进行焊接)，如图1中的B所示。??? 1.3 另取同一规格的饮料瓶，截得大部分锥体(从圆柱体和圆锥体的结合部截下)，保留待用，如图1中的C所示.在瓶盖上打孔，能让长方形框架的长金属丝杆穿过.????????????????????????????????????????????? 图2图3??? 1.4 将有孔瓶盖在截下待用的锥体瓶口上拧紧，让长方形框架上的长金属丝杆从瓶盖的孔里穿出，用一鳄鱼夹(或衣夹)夹住瓶口外的金属丝。??? 1.5 将装有金属丝框架的圆锥体套在前述截去锥体部分的装有洗衣粉溶液的饮料瓶上，如图2所示。2 实验方法??? 2.1 薄膜干涉实验.松开鳄鱼夹，让长方形金属丝框在洗衣粉溶液里蘸一下，框架上就形成一层洗衣粉液膜，将液膜在瓶里提升到圆柱体中部，用鳄鱼夹夹住瓶口外金属丝杆，使液膜在饮料瓶中定位。稍待片刻，液膜由于重力作用，成了上薄下厚的楔形截面。此时图3将点燃的酒精灯(可撒些食盐使火焰发黄光)放在饮料瓶前，就可以在薄膜上看到火焰的反射像，像上出现了明暗相间的水平干涉条纹.如用烛焰照射液膜，液膜上的反射像将出现彩色水平条纹。再如用白光照射上述液膜，薄膜上就出现各种不同颜色的水平直条纹，如图3所示。??? 2.2 洗衣粉液泡上光的干涉实验。另取一个1250 ml无色透明饮料瓶，往瓶里注入30 ml左右预先配制好的洗衣粉溶液，拧紧瓶盖，摇动饮料瓶，并注意让洗衣粉溶液能达到瓶口部分，或者来回翻转饮料瓶数次，瓶内就会出现多个大大小小的，同时也会在柱体部分或锥体部分出现一至二层液膜.在室内光线(太阳光下效果更佳)下，选出观察“对象”，将饮料瓶放在水平桌面上，稍待片刻，就可看到洗衣粉液泡泡上的弯曲彩色图4条纹，如图4所示。??? 2.3 观察“牛顿环”。在上述液膜层上，观察者处于某一角度，即可看到彩色的同心圆环，变化万千，生动有趣，如图4所示.如果觉得洗衣粉液泡或液膜层(观察对象)形状不够理想，可用自行车辐条锉尖，在打火机的小火焰上稍加烘烤，制成“热针”，将瓶内的泡泡和液膜层一一刺破后，重新摇动瓶子，可得到较为满意的泡泡或液膜层。??? 2.4 表面张力实验。自制几种不同形状的金属丝框架，在前述截下的圆锥体上，依次装入不同形状的金属丝框架。在饮料瓶的柱体侧壁上打孔，能让锉尖的辐条针通过，可仿照人教版(必修)第一册第206页实验.还可将饮料瓶平放在手中，左右倾斜饮料瓶，让瓶内洗衣粉溶液左右冲击液膜，而液膜不会破裂.或者出现液膜后，将瓶放正，用蘸了冷水的辐条针从瓶口向里去刺液膜，液膜不会破.若用“热针”刺膜，则膜立刻破裂。3 优点??? 3.1 由于洗衣粉溶液产生的泡泡或液膜层是在大体密封着的饮料瓶中，湿度大，不易受外界环境的干扰，不易蒸发.再加上表面张力作用，泡与泡之间互相“拉扯”，泡或液膜层与瓶壁互相“拉扯”，故泡或液膜存留时间较长(可达三至十几分钟).饮料瓶放在太阳光下，里边的泡泡或液膜也不易破裂，可充分观察。??? 3.2 所用材料易得，制作简单.溶质(洗衣粉)和溶剂(水)配置比例不十分严格，都能产生溶液泡泡或液膜。操作使用方便，可见度大。??? 3.3 可让学生自己实验，激发兴趣，对培养学生