使用Flash技术对杨氏双缝干涉实验进行模拟

　　0、 引言

　　杨氏双缝干涉现象是光学课程重要内容之一，也是现代光学的基础。该实验是在 1801 年由英国物理学家托马斯·杨首先试验成功，并以此为基础推算出光的波长并解释了牛顿环现象，反映光的波动性。本文使用 Flash 技术对杨氏双缝干涉实验进行了模拟，弥补了实际实验效果不明显的不足，为光学理论分析与实验教学提供参考。

　　1、 传统实验与计算机模拟实验的对比

　　传统实验一般是按照确定实验目的、设计实验方案、分析实验原理、设计实验装置、实施实验步骤、测量与分析实验数据、得出实验结论等步骤来进行实验的。通过这种传统实验得到数据由于受到实验设计方案合理性、实验外界环境、实验设备条件、测量技术、人为因素等方面的影响，往往不够理想，也不便于观察实验现象，甚至会误导实验走入歧途。

　　计算机模拟实验步骤为确实实验目的、设计实验方案、分析实验原理、建立实验模型、设计实验装置、编写计算机实验程序、实施实验步骤、获得实验数据、反馈实验。由于计算机模拟实验不受外部条件限制，可以观察宏观和微观现象，可以延缓瞬间过程，可以缩短长时过程，可以使抽象内容具体化、具体现象抽象出其本质特征，可以使动态变静态、静态变成动态，使整个实验清晰、可控。

　　计算机模拟实验并不能代替传统实验。传统实验是真实的经验积累，计算机模拟只能逼真，而不可能真实，因此并不能代替传统实验。只有将计算机模拟实验与物理实验有效结合起来，把计算机模拟实验作为传统实验的方向或参考，有效避免传统实验走入误区，提高实验效率。

　　2、 杨氏双缝干涉实验装置

　　杨氏双缝干涉条纹受入射光波长（λ）、双缝间距（d）、双缝到屏幕的距离（D）等多种因素的影响，其谱线特征变化丰富。这对学生的抽象思维要求很高，为了让学生更好理解这一知识点，必须先知道它是怎么产生的，下面是杨氏双缝干涉实验装置示意图及原理图。

　　干涉条纹的位置分布 ：S1和 S2的间距为 d, 到光屏的距离为D。考察屏上一点 P，设 S1P=r1,S2P=r2，因一般情况下 d<<D,x<<D，故两列光波到达相遇点 P 处的波程差为

　　式中 k 称为干涉条纹的级次。由于通常是在小角度范围内观察，则可以得到

　　3、 模拟实验的实现

　　Flash 是目前较为流行的仿真模拟和动画制作软件，它能将实验中抽象和微观的内容以动画的形式直观地表现出来。Flash 具备很强的图形编辑功能，能够绘制出仿真的实验设备 ；同时 Flash 通过ActionScript 编程，可以使作品具备强大的交互功能。借这个工具可以把自己的实验设计思路生动地展现出来，对实验过程过程进行模拟，从而提高了实验直观性和可控性。下面我们用 Flash 来实现杨氏双缝干涉实验的模拟。

　　3.1 图形界面的绘制

　　根据实际实验绘制实验仿真界面，并添加必要的文字说明便于用户使用。整个界面分为干涉条纹模拟部分及干涉动态仿真效果部分。通过干涉条纹模拟可以清晰地反映出干涉现象得出实验结果，而通过干涉动态仿真效果画面可以观察到逼真的、动态的干涉过程，掌握干涉现象形成的原因。

　　3.2 Action Script 代码编写

　　用代码实现干涉动态传播效果在主场景第一帧设置初始值

　　4、 结论

　　利用 Flash 进行实验设计和实验过程的模拟可以有效拓展计算机模拟仿真实验的技术领域。尤其适合于需要观察现象的实验，方便将实验具体化。本文只是提供了 Flash 模拟物理实验的一个范例，只起到一个抛砖引玉的作用，Flash 仿真技术还有更多功能等待实验者发掘和利用。

　　参考文献：
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