薄膜干涉实验

高中物理讲薄膜十涉实验时，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十涉条纹。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十扰，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十涉现象，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11.1取无色透明塑料饮料瓶（350〜1250ml，笔者选用1250ml）1个，截去小部分锥体。在瓶里放入4角匙洗衣粉，再加入400ml，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1.2制作金属丝（直径2mm）长方形（长约7mm,宽约6cm）框架，留长杆部分33cm（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.31.4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十涉条纹.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1250ml无色透明饮料瓶，往瓶里注入30ml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，不易受外界环境的十扰，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