明暗條紋的成因分析

1、明暗條紋”的成因分析鄭雄發(fā)現(xiàn)其它有些教師也有同樣的理在機(jī)械波的干涉和衍射的教學(xué)中， 為了使學(xué)生能有一 個(gè)直接的感性認(rèn)識(shí)， 教師常采用 “用投影儀顯示發(fā)波水槽 激起水波發(fā)生干涉和衍射”的演示實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生直接觀察， 起到了很好的教學(xué)效果， 但筆者在一次聽課時(shí)發(fā)現(xiàn)這位教 師為了進(jìn)一步加深學(xué)生的理解， 對(duì)屏幕上所出現(xiàn)的 “明暗 相間的條紋” 形成的原因進(jìn)行分析時(shí)卻出了問題， 課后筆 者同幾位教師進(jìn)行討論， 解上錯(cuò)誤。而且，有的文章中也出現(xiàn)了同樣的問題。下面 結(jié)合文章出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析。文章中有一舉例“用投影儀顯示發(fā)波水槽激起水波現(xiàn)象時(shí)，可列出 一系列的思維觀察提綱：(1) ( 2)略( 3 )屏幕上的“

2、明條紋”處反映了波的什么？(波 谷)， “暗條紋”處反映了波的什么？(波峰) 。( 4 )波谷處出現(xiàn)“明條紋”的原因是什么？(水層 薄、透光強(qiáng)度強(qiáng)) ，波峰處出現(xiàn)“暗條紋” 的原因是什么？ (水層厚透光強(qiáng)度弱) 。( 5 )相鄰“明條紋”或相鄰“暗條紋”之間的距離 反映了水波的什么？(波長)(6) ( 7) ( 8) ( 9) (10)略”筆者認(rèn)為觀察提綱中第(3)( 4)( 5)條中的解答值o在水中傳播也不例得商榷。 用投影儀顯示發(fā)波水槽中激起的水波現(xiàn)象時(shí)， 屏 幕上看到的“明、暗條紋”產(chǎn)生的直接原因并不是因?yàn)樗?層厚薄而造成透光強(qiáng)度的不同所產(chǎn)生的。 理由很簡單， 光 在任何介質(zhì)中傳播時(shí)都有

3、能量的損失，外，當(dāng)光在水中傳播時(shí)其強(qiáng)度要減弱。但發(fā)波水槽中的水層本身就較薄，水層表面激起水波時(shí)， 水的振動(dòng)幅度也很 小，因此在波峰、波谷處的水層厚度相差并不多，所以光 通過發(fā)波水槽后強(qiáng)度減弱本身就很少，通過波峰、波谷處強(qiáng)度變化相差就更微乎其微，因此屏幕上出現(xiàn)的“明、暗 條紋” 絕對(duì)不是水層的厚薄所致。為了進(jìn)一步證實(shí)其分 析的結(jié)果，筆者通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證，將發(fā)波水槽放在投影儀上，然后用檔板將發(fā)波水槽隔成兩部份，在兩邊分別裝入不同厚度的水，此時(shí)觀察屏幕可發(fā)現(xiàn)屏幕上兩邊的亮 度并無明顯的區(qū)別， 然后進(jìn)一步觀察，將其中一邊裝水另 一邊則不裝水，再觀察屏幕可以發(fā)現(xiàn)屏幕上兩邊的亮度仍 無明顯的區(qū)別。由此可

4、以進(jìn)一步說明屏幕上的“明、暗條 紋” 一定不是因?yàn)椴ǚ濉?波谷處的水層厚度不同而使透光 強(qiáng)度不同所產(chǎn)生的。beda屏幕上的如果光是從光密介質(zhì)射向光疏“明、暗條紋”究 竟是什么原因產(chǎn) 生的呢？根據(jù)光 的傳播規(guī)律，通常情況下光在兩種介質(zhì)的分界面上將同時(shí) 發(fā)生反射和折射現(xiàn) 象，且同一界面上 入射角越大則反 射光越強(qiáng)而折射光將越弱， 介質(zhì)，且入射角達(dá)到或超過臨界角時(shí)，折射光消失，即發(fā) 生全反射。再來看光通過發(fā)波水槽的傳播情況（為了分析問題的方便，我們不妨假設(shè)從投影儀中射出進(jìn)入發(fā)波水槽 的光為平行光，因?yàn)樽魅绱思僭O(shè)并不影響我們對(duì)問題成因 的分析），如圖1所示，當(dāng)光線從水槽中的水射向水面上 的空氣時(shí)，光將

5、在界面上發(fā)生反射和折射（透射），在波 峰 a 、 e 處和波谷 c 處時(shí)，光都是垂直入射（入射角為 零），故透射光最強(qiáng)，投射到屏幕上時(shí)最亮，此處即出現(xiàn) “明條紋” ，而在平衡點(diǎn) b 、d、f 處，光的入射角最大， 則反射光最強(qiáng)而折射光（即透射光）最弱，投射到屏幕上 時(shí)較暗，此處即出現(xiàn)“暗條紋” ，如果水面波的頻率較大 則波長（入=V ）較小，同時(shí)如果振幅又較大，則在平衡 點(diǎn)處水面的傾斜程度較大， 光在此處的入射角較大， 如果 達(dá)到或超過臨界角 , 則此處光將發(fā)生全反射而無透射光， 在屏幕上對(duì)應(yīng)位置將出現(xiàn)最暗的“暗條紋” 。由上述分析可知，屏幕上的“明條紋”處反映了波的 波峰和波谷，而“暗條紋”處反映了波的相鄰的波峰和波 谷間的處于平衡位置處，而“明、暗條紋”產(chǎn)生的原因是 由于光在水面上發(fā)生反射和折射所造成透射光的強(qiáng)弱不 同，而不是由于水層厚薄所致。原文中所說的相鄰“明條紋”或相鄰“暗條紋”之間 的距離反映了水波的波長， 筆者則認(rèn)為更不妥了， 如果我 們認(rèn)為投射到發(fā)波水槽上的是平行光， 則按上述的分析可 知，相鄰“明條紋”或相鄰“暗條紋”間的距離反映了水