用激光制作单色虹

实验内容

将激光照射在一滴水上,让学生观察形成的圆形单色虹。通过照射圆形透镜及圆柱形玻璃制造一维单色虹。学习虹的原理。并观察平时在自然界中难以见到的过剩虹及2次3次虹。

所需材料

小型激光光源,行标记透镜,圆形透镜,注射器,直径为0.5~2mm的细长玻璃圆柱(可用化学实验用玻璃棒自制),圆形过滤网(用白纸自制),油黏土,铁架台,光线昏暗的房间。注意事项注意不要让激光直射眼部。

实验方法

【制作细长玻璃圆柱体】

用喷枪微微加热玻璃棒的中间部分,并从两端进行拉伸即可。制作出的圆柱,有可能由于上下直径不同而呈不规则圆锥状。越是接近正规圆柱的形状,在激光照射时效果越明显。事先多制作几个,并从中挑选适合的圆柱。

【实验1用圆形透镜说明虹的原理】

如图1,激光光源通过行标记透镜向圆形透镜方向照射,当平行移动光源装置时,透镜内部经过1次反射射出的光线,会偏向某个方向。观察这一现象。

虹的原理
图1 虹的原理说明

【实验2观察由一滴水形成的单色虹】

如图2,将切去针尖的注射器放入水中,用铁架台固定,用针头制作出一滴水,并用激光照射,观察同心圆状的单色虹。

水滴虹
图2 水滴虹

【实验3过剩虹及2次、3次虹的观察】

如图3所示,用激光照射由玻璃棒制作的直径0.3~3mm的圆柱,就能观察一维虹。由于光线不能二维传播,可在屏幕上清晰地看到2次,3次虹。

2次虹
图3 2次虹

说明

自然界的虹,除了我们能看到的主虹,还有极为稀少的副虹(2次虹)和附属虹。副虹位于主虹外侧的,与主虹配色方向相反。过剩虹位于主虹内侧,呈条状。

以单色光为光源的虹,如实验1所演示的那样,呈同心圆状干涉条纹。随着本实验中水滴、圆柱直径的变化,条纹的间距也会发生变化。另外,在自然光条件下看到的虹,是折射率不同的各同心圆条纹交错的结果。

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发布时间:2015/1/17 11:30:12  阅读次数:5509

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