光學(xué)熱學(xué)原子物理實(shí)驗(yàn)大全

1、光學(xué)、熱學(xué)、原子物理實(shí)驗(yàn)大全幾何光學(xué)1 光的直線傳播 光的反射和平面鏡成像1、鏡面反射、漫反射實(shí)驗(yàn)儀器：光具盤(J2501)、電源教師操作：將圓形光盤卡緊在矩形光盤上，分別將平面鏡、漫反射鏡片用指旋螺釘緊固在圓形光盤上，旋轉(zhuǎn)圓形光盤，使鏡面與入射光線成一定角度，觀察反射光線。2、平面鏡成像實(shí)驗(yàn)儀器：平面玻璃、蠟燭兩只(完全相同)、火柴、大白紙一張(8開或更大一些)、直角三角板、鉛筆教師操作：在白紙中央用直尺畫一條直線，然后平放在水平桌面上，在直線的一側(cè)點(diǎn)一個(gè)點(diǎn)A，將平面玻璃垂直于紙面且與紙上直線重合放置，將一支蠟燭點(diǎn)燃豎直放在A處，在A實(shí)驗(yàn)結(jié)論平面鏡成像的特點(diǎn)：(1)像：由物發(fā)出(或反射)的光

2、線經(jīng)光具作用為會(huì)聚的光線(或發(fā)散的光線)所形成的跟原物“相似”的圖景。這里的“相似”一詞與數(shù)學(xué)的相似含義不完全相同，數(shù)學(xué)中的相似是指對應(yīng)處成相同的比例，而這里的“相似”有時(shí)不同對應(yīng)處比例不同。例如哈哈鏡中人的像與人相比相差很大，但仍認(rèn)為是人的像。(2)實(shí)像：是由實(shí)際光線會(huì)聚而形成.可用眼直接觀察，可在光屏上顯示，具有能量到達(dá)的地方。(3)虛像：是實(shí)際光線的反向延長線匯聚而形成，不可在光屏上顯示，只能用眼睛直接觀察。2 光的折射、全反射、色散1、插針法測定玻璃磚的折射率(學(xué)生實(shí)驗(yàn))實(shí)驗(yàn)儀器：方木板、白紙、直別針、玻璃磚、刻度尺、鉛筆、量角器、圖釘實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簯?yīng)用折射定律測定玻璃的折射率，加深對折射

3、定律的理解。實(shí)驗(yàn)原理：光線射向底面平行的玻璃磚后將在玻璃磚內(nèi)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，而出射光線與入射光線平行。由插針法可以確定入射光線與出射光線的路徑，而由光線在玻璃磚底面上的入射點(diǎn)和出射點(diǎn)可以確定光線在玻璃磚內(nèi)的傳播路徑，從而能測出光線射向玻璃磚的入射角i和在玻璃磚內(nèi)的折射角i，由n即能求出玻璃的折射率。學(xué)生操作：(1)將一張八開的白紙，平鋪在繪圖板上，用圖釘固定，玻璃磚平放在紙中央。取一枚直別針，緊貼玻璃磚上底面AE的中點(diǎn)附近，垂直插牢在圖板上。插針點(diǎn)為O點(diǎn)，取第二枚直別針，垂直插在O點(diǎn)左上方的O1點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)者的眼睛在玻璃磚下底面CD的下方，沿水平方向透過玻璃磚觀察插在O、O1點(diǎn)處的直別針，移動(dòng)觀察位置，

4、使兩枚直別針位于一直線上。然后在玻璃磚下底面CD的下方，沿著O1O的方向再在點(diǎn)O2、O3處插兩枚直別針，觀察者應(yīng)看到插在O1、O、O2、O3的四枚直別針在一直線上。(2)拔下直別針，標(biāo)好插針點(diǎn)O1、O、O2、O3。筆尖貼緊玻璃磚畫下它的輪廓線AECD，如圖所示。(3)取走玻璃磚，連直線O1O、O2O3，延長O3O2交DC邊干O，連OO。過點(diǎn)O作AE的垂線NN，則O1O為入射光線，OO為折射光線，ON為法線，O1ON為入射角i，OON為折射角i，如圖所示。(4)有兩種計(jì)算折射率的方法：用量角器在圖上量出入射角i及折射角i，代入折射定律公式n計(jì)算出折射率n。延長OO，以O(shè)為圓心，R(大于100mm

5、)為半徑作圓，分別與入射光線O1O交于P，與折射光線OO的延長線交于P。過PP作NN的垂線，垂足分別為BB，則sinisini ， n用鋼直尺測出PB及PB，代入上式即可計(jì)算出折射率。用上述兩種方法測得的結(jié)果列在表中。改進(jìn)方法：如果按上面第二種方法計(jì)算折射率，即n，當(dāng)?shù)诙吨眲e針插在不同位置時(shí)，入射光線O1O就不同，入射角i、折射角i均有變化，PB及PB值亦隨之變化，但PB與 PB的比值不變。因此可以改變O1的位置，作出若干條入射光線和對應(yīng)的折射光線。當(dāng)以O(shè)為圓心，以R為半徑作圓時(shí)，得到若干對PiBi及PiBi，如圖所示。若以PB為橫坐標(biāo)，以PB為縱坐標(biāo)作PBPB圖線，應(yīng)是通過坐標(biāo)原點(diǎn)的一條直

6、線，直線的斜率 就是折射率n，這種方法可以減小測量誤差。PB(mm)21.043.263.680.795.4PB(mm)13.929.042.253.363.2上表是根據(jù)圖測得的五對PB及PB值，上圖是用上表的數(shù)據(jù)作出的PBPB圖線，在圖線上任找一點(diǎn)A，其坐標(biāo)值為(39.8，60.0).則折射率n1.51。2、用視差法測玻璃折射率實(shí)驗(yàn)儀器：玻璃磚、直別針教師操作：將玻璃磚平放在水平桌面上，用透明膠紙將直別針M豎直地貼在玻璃磚的一端C，M的尖端應(yīng)向上。通過玻璃磚在E處觀察直別針M，將會(huì)看到M的像如圖。將直別針N在玻璃磚表面AC線上移動(dòng)，直到直別針N處于M在玻璃中的像的正上方。量出AC與AB之距離

7、，即可求出玻璃的折射率。可以改變玻璃磚厚度重復(fù)實(shí)驗(yàn)。3、用視差法測水的折射率實(shí)驗(yàn)儀器：水杯、水、直別針將一只直別針M放在水杯內(nèi)。在杯中注入15厘米左右的清水，這時(shí)從上向下看會(huì)發(fā)現(xiàn)M的像。在杯外用另一根直別針N確定M像的位置，注意N應(yīng)與M在同一豎直平面內(nèi)。從上向下看時(shí)，如果N與M的像之間無視差存在，則這時(shí)N的位置B即為M的像的位置。測出AC、AB即求得水的折射率。改變水的深度，重復(fù)測量幾次，即求得水的折射率的平均值。4、全反射實(shí)驗(yàn)儀器：激光器、半圓形玻璃磚、直角棱鏡教師操作：轉(zhuǎn)動(dòng)半圓形玻璃磚使入射角逐漸增大，最后使折射角等于90°，如圖。邊做邊啟發(fā)學(xué)生觀察并回答當(dāng)入射角變大時(shí)，折射角怎

8、樣變(變大)，折射光線的強(qiáng)度怎樣變化(逐漸減弱)，反射光線的強(qiáng)度怎樣變化(逐漸增強(qiáng))，折射角等于90°時(shí)，折射光線如何(消失)，反射光線強(qiáng)度如何(和入射光線強(qiáng)度差不多)。教師操作：使光線從直角棱鏡的一條直角邊入射，觀察全反射現(xiàn)；使入射光線從直角棱鏡的斜邊垂直入射，觀察二次全反射現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：全反射定義當(dāng)折射角達(dá)到90°時(shí)，折射光線完全消失，只剩下反射回玻璃中的光線，我們稱這種現(xiàn)象為全反射.5、光導(dǎo)纖維實(shí)驗(yàn)儀器：光導(dǎo)纖維應(yīng)用演示儀(2516)、電池(5號2節(jié))教師操作：(1)演示全反射原理及傳像原理(2)傳聲演示(3)傳像演示6、水柱導(dǎo)光實(shí)驗(yàn)儀器：水柱導(dǎo)光演示器(自制教具)

9、儀器原料：圓筒(麥乳精筒)、光屏、小電珠(6.3V，0.3A)、電源(4節(jié)1號干電池)、導(dǎo)線、細(xì)木桿制作方法：(1)在圓筒靠近底面的側(cè)壁上鉆一小孔。(直徑約0.6cm)(2)將電珠與導(dǎo)線焊牢并固定在木桿的一端，用透明膠帶將電珠裸露的金屬部分裹好。(3)先用塞子將小孔堵上，筒內(nèi)灌滿清水。(4)將電珠點(diǎn)燃放進(jìn)筒內(nèi)靠近小孔處。(5)拔掉塞子，讓水從小孔流出，用光屏接水柱.水柱觸到的部分是一個(gè)光斑。紅紫實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：水柱導(dǎo)光，光隨水柱傳出。7、光的色散實(shí)驗(yàn)儀器：激光器、三棱鏡、分光鏡教師操作：“白光”光源下三棱鏡對光的色散。教師操作：引導(dǎo)學(xué)生用分光鏡觀察太陽光譜。分光鏡：借助望遠(yuǎn)鏡、凸透鏡、標(biāo)度尺等輔助部

10、件，分光鏡能夠組成光源的復(fù)色光清晰的分解在一個(gè)有確定數(shù)字的標(biāo)尺背景上，這叫做光譜。通過光譜，我們可以得出光源的發(fā)光性質(zhì)，這對分析發(fā)光物質(zhì)的化學(xué)組成、乃至原子核內(nèi)部信息都非常有幫助。8、觀察光譜實(shí)驗(yàn)儀器：分光鏡(J2551型)、光譜管組(J2552型)、感應(yīng)圈(J1206型)、低壓電源(J1201型或J12011型，J12012型)、學(xué)生電源(J1202型或J12021型)、照明燈(6伏)分光鏡：(1)構(gòu)造及原理J2551型分光鏡的光路如圖所示。光源發(fā)出的光經(jīng)平行光管成為平行光，投射到三梭鏡上。通過三棱鏡的折射進(jìn)入望遠(yuǎn)鏡中，在望遠(yuǎn)鏡的焦平面上聚焦成狹縫的像，通過目鏡可觀察到此像。如果光源是單色光

11、，只有一個(gè)狹縫像。如果光源由幾種波長組成，因三棱鏡對不同波長的光的折射率不同，從三棱鏡出射時(shí)，不同波長的光偏折的角度不一樣，通過目鏡可看到幾個(gè)按一定規(guī)律排列的不同顏色的狹縫像。通常把狹縫像稱為光譜線。標(biāo)度管中的波長標(biāo)尺被照亮后，光線通過標(biāo)度管物鏡成平行光出射，經(jīng)三棱鏡AB面的反射也進(jìn)入望遠(yuǎn)鏡中，并在望遠(yuǎn)鏡物鏡焦平面上聚焦成像。這樣，在望遠(yuǎn)鏡中能同時(shí)看到光譜線(狹縫像)及波長標(biāo)尺，譜線的波長可根據(jù)波長標(biāo)尺刻度直接讀出。分光鏡的外形如圖所示，它由平行光管、望遠(yuǎn)鏡、標(biāo)度管、三棱鏡、托盤、支架等主要部件組成。平行光管由物鏡及狹縫組成。狹縫的縫長用燕尾形光欄調(diào)節(jié)，縫寬用微調(diào)螺釘調(diào)節(jié)。狹縫前有一塊活動(dòng)的平

12、面反射鏡及直角棱鏡，用來采集比較光束，照明狹縫的下半部。標(biāo)度管由物鏡及波長標(biāo)尺組成。波長標(biāo)尺是非等分刻度尺，在波長為589.3納米的位置上標(biāo)出D線(若使用精密的分光儀，可觀察到鈉雙線，波長分別為589.0納米和589.6納米)，在波長為543.1納米的位置上標(biāo)出e線，如圖所示。標(biāo)度管前端兩側(cè)各有一只微調(diào)螺釘，用來調(diào)整波長標(biāo)尺的位置。望遠(yuǎn)鏡由物鏡和目鏡組成，目鏡有兩只，可互換使用。高倍目鏡放大倍數(shù)大，視場小，低倍目鏡放大倍數(shù)小，視場較大。三棱鏡安裝在棱鏡室中的棱鏡臺(tái)上。棱鏡臺(tái)、平行光管、標(biāo)度管都固定在托盤上。望遠(yuǎn)鏡固定在托板上，旋轉(zhuǎn)手輪時(shí)通過齒輪齒條傳動(dòng)裝置，帶動(dòng)望遠(yuǎn)鏡筒繞固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，使所需觀察

13、或測量的譜線位于視場中心。(2)調(diào)節(jié)儀器受振動(dòng)后，波長標(biāo)尺的位置可能會(huì)移動(dòng)，使用前需調(diào)整，方法如下：用照明燈(如J2507型光具座中的光源)照明波長標(biāo)尺，前后調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡目鏡，見到清晰的標(biāo)尺刻線。在平行光管的狹縫前置鈉光燈或汞燈。調(diào)節(jié)狹縫寬度，在望遠(yuǎn)鏡中觀察鈉的589.3納米譜線(新的直讀式分光鏡可以看到鈉的譜線有兩條：589.0納米、589.6納米。當(dāng)它們分不開時(shí)成為1條波長為589.3納米的譜線)或汞的546.1納米譜線，是否與波長標(biāo)尺上的D刻線或e刻線重合。若不重合，調(diào)節(jié)標(biāo)度管上的兩只波長標(biāo)尺微調(diào)螺釘。進(jìn)行上述調(diào)整時(shí)，鈉、汞光源任選一種即可。如無鈉光燈或汞燈、汞光譜管，可在酒精燈燈芯上加氯

14、化鈉(食鹽)，用酒精燈火焰代替鈉光燈，或用日光燈代替汞燈。酒精燈火焰應(yīng)距狹縫100毫米以上，以防食鹽蒸氣濺射到狹縫上。(3)保養(yǎng)J2551型分光鏡是比較精密的光學(xué)儀器，應(yīng)避免震動(dòng)。平行光管、標(biāo)度管及棱鏡在出廠時(shí)均已調(diào)整好并固定，不要隨便拆卸。調(diào)節(jié)狹縫寬度時(shí)，需邊觀察望遠(yuǎn)鏡中的譜線邊調(diào)節(jié)，避免狹縫閉合過緊擠傷刀口。如譜帶上出現(xiàn)橫向暗條紋，表明刀口上有灰塵，需要清洗。清洗時(shí)先把狹縫調(diào)寬，滴幾滴無水酒精沖洗；或者用68毫米寬的紙片，對折后塞在狹縫里上下輕輕拉動(dòng)，靠紙片的彈性把刀口上灰塵抹掉。感應(yīng)圈的輸出端電壓很高，實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)注意。教師操作：用感應(yīng)圈激發(fā)氫光譜管，用它來照明狹縫，在望遠(yuǎn)鏡中可觀察到三條或

15、四條明線光譜，如圖所示(一般情況下，H譜線觀察不到)。下表列出了氫光譜線的名稱、對應(yīng)量子數(shù)、譜線顏色。譜線名稱HHHH量子數(shù)n3456譜線顏色紅藍(lán)紫紫汞、鈉、氨的明線光譜如圖所示，J2552型光譜管組中有汞及氦光譜管，觀察鈉的明線光譜時(shí)可用鈉光燈做光源。17.光的波動(dòng)說17.1 光的干涉1、雙縫干涉實(shí)驗(yàn)儀器：蠟燭、火柴、玻璃片、雙面刀片(學(xué)生自備)；直絲燈泡(教師準(zhǔn)備多盞)學(xué)生操作：用蠟燭火焰把玻璃片的一面熏黑，操作時(shí)防止玻璃片受熱不勻而斷裂。把兩片刀片疊在一起，刀口疊齊，捏緊，在玻璃片熏黑的一面上劃一道直線，就得到一塊雙縫。雙縫距約為一塊刀片的厚度。在兩塊刀片之間墊一層紙，再刻一塊雙縫距大一

16、些的雙縫；可以刻在同一塊玻璃片上。觀察時(shí)手持雙縫片，透過雙縫觀察直絲燈泡，就可看到白光的雙縫干涉圖樣。在燈泡和雙縫之間或雙縫與眼睛之間插入一張有顏色的玻璃紙或?yàn)V色片，即可看到單色光的雙縫干涉圖樣。再改用不同縫距的雙縫觀察，或移動(dòng)觀察位置改變與光源之間的距離，可看到干涉條紋的間距發(fā)生變化。2、用雙縫干涉測光的波長(學(xué)生實(shí)驗(yàn))實(shí)驗(yàn)儀器：雙縫干涉實(shí)驗(yàn)儀(J2515型)、光具座(J2507型)雙縫干涉實(shí)驗(yàn)儀：(1)構(gòu)造J2515型雙縫干涉實(shí)驗(yàn)儀的結(jié)構(gòu)如圖所示。該儀器采用分離光學(xué)元件，在光具座上組裝成整機(jī)的結(jié)構(gòu)。主要部件有遮光管、照明系統(tǒng)、雙縫、觀察筒及測量頭。遮光管是安裝其他部件的基準(zhǔn)，并能擋住雜光的

17、干擾，猶如暗室一樣。照明系統(tǒng)包括光源燈泡、透鏡、遮光板、光源單縫及濾色片。燈泡燈絲呈線狀，12伏，1524瓦。透鏡焦距為50毫米。單縫作線光源用，縫寬為0.100毫米，固定在單縫管的頂端。濾色片有兩塊：紅色濾色片，峰值波長為660.0±10.0納米，綠色濾色片，峰值波長為5350±10.0納米。雙縫有兩塊，雙縫間距分別為d1=0.200毫米，d20.250毫米。觀察筒由筒體、毛玻璃屏及目鏡組成。毛玻璃屏用于接收干涉圖樣。通過目鏡的放大作用，干涉圖樣看得更清晰。測量頭上有游標(biāo)尺、分劃板、滑座、滑塊、目鏡、手輪等。游標(biāo)尺的主尺固定在滑座上，游標(biāo)、分劃板、目鏡固定在滑塊上。轉(zhuǎn)動(dòng)手

18、輪，推動(dòng)滑塊在滑座里移動(dòng)，并帶動(dòng)游標(biāo)、分劃板及目鏡一起移動(dòng)，通過目鏡可以看到分劃板上的刻線與干涉條紋的相對位移。干涉條紋的間距在游標(biāo)尺上讀得。測量頭與觀察筒可互換使用，但不能同時(shí)使用。(2)組裝調(diào)節(jié)按照儀器結(jié)構(gòu)示意圖及整機(jī)圖把零部件安裝在光具座上。在光具座最后兩只滑塊上插上半圓形支架環(huán)，支架環(huán)插桿的高度要相等。遮光管擱在支架環(huán)上，與光具座導(dǎo)軌平行。在遮光管前端固定好雙縫，縫取豎直方向。單縫管套在雙縫外面，因此從儀器外表上看不到雙縫。調(diào)節(jié)單、雙縫平行的撥桿裝在單縫管上。燈泡、透鏡分別插在光具座滑塊上，置于單縫前面。在遮光管的另一端裝上觀察筒。遮光板在觀察或測量時(shí)插在單縫前，用于擋住燈光，以免刺激

19、實(shí)驗(yàn)者的眼睛。儀器調(diào)節(jié)的關(guān)鍵，一是使光學(xué)元件的中心均在儀器的光軸上，即共軸；二是使光源單縫與雙縫平行。儀器以遮光管的軸線為光軸，裝在遮光管上的單縫、雙縫、觀察筒(或測量頭)已共軸，這是由儀器結(jié)構(gòu)保證的，因此只需把燈泡及透鏡的中心調(diào)節(jié)到儀器的光軸上就行了。采用共軛法調(diào)節(jié)燈泡及透鏡共軸。燈泡與單縫之間的距離約為25厘米。把燈泡燈絲、透鏡大體上調(diào)節(jié)到與單縫等高。點(diǎn)亮燈泡，透鏡移近單縫，在單縫面上成燈絲的縮小像，透鏡上下移動(dòng)，使燈絲的縮小像成在狹縫中心。然后把透鏡移向燈泡，在單縫面上成燈絲的放大像，上下或左右移動(dòng)燈泡，使燈絲放大像亦在單縫中心。反復(fù)調(diào)節(jié)二、三次，當(dāng)移動(dòng)透鏡時(shí)，燈絲的放大像及縮小像均成在

20、單縫的中心。然后把透鏡固定在離開燈絲約5厘米的地方，用平行光照亮單縫。用撥桿調(diào)節(jié)單、雙縫的平行。雙縫的縫固定在豎直方向，左右移動(dòng)撥桿時(shí)，撥動(dòng)單縫繞光軸旋轉(zhuǎn)，就能把單縫調(diào)節(jié)到與雙縫平行。調(diào)節(jié)時(shí)邊移動(dòng)撥桿，邊觀察干涉條紋，直至看到清晰的干涉圖樣。如果干涉條紋不是豎直方向的，不影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，但看起來不習(xí)慣，可把遮光管連同單、雙縫、觀察筒轉(zhuǎn)過一個(gè)角度，使干涉條紋成豎直方向。在儀器安裝調(diào)節(jié)過程中，還可以把雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置與楊氏雙孔干涉實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行比較，了解單、雙縫的作用以及產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉圖樣的條件。實(shí)驗(yàn)原理：光源發(fā)生的光經(jīng)濾色片成為單色光，單色光通過單縫后，相當(dāng)平行光源，通過雙縫后，變成頻率相同、相位差

21、恒定的相干光，可以在光屏上產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉圖樣。根據(jù)計(jì)算波長的公式： = ，測出雙縫間的距離d，雙縫到光屏的距離L，n條干涉條紋間的距離a(x = )，即可算出單色光的波長。實(shí)驗(yàn)?zāi)康模和ㄟ^安裝調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)儀器，使學(xué)生了解光波產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象的條件；讓學(xué)生觀察白光及單色光的雙縫干涉圖樣，并測定單色光波的波長。學(xué)生操作：(1)觀察雙縫干涉圖樣安裝調(diào)節(jié)好儀器，即可見到白光的雙縫干涉圖樣。在單縫前套上濾色片就可見到單色光的雙縫干涉圖樣。改變?yōu)V色片、雙縫或加上接長管后再觀察干涉圖樣的變化。在觀察雙縫干涉圖樣時(shí)，應(yīng)注意下面幾點(diǎn)：在兩束相干光波相遇的空間里，都能接收到干涉圖樣。實(shí)驗(yàn)時(shí)看到的是在光屏所在位置上的干

22、涉圖樣，所以在遮光管接上接長管后仍能接收到干涉圖樣。但由于雙縫與光屏之間的距離(縫屏距)L變長了，干涉條紋的間距也變大了。白光的雙縫干涉圖樣是彩色的，中間一條白色的亮條紋為零級亮條紋，其余各級彩色條紋是以零級亮條紋為中心左右對稱的。在各級的彩色條紋中，紅色在最外側(cè)。單色光的雙縫干涉圖樣是明暗相間的條紋，相鄰兩條明條紋及相鄰兩條暗條紋的間距均相等。仔細(xì)觀察，可看出正中的一條亮條紋比較亮，這就是零級亮條紋。紅光產(chǎn)生的干涉條紋的間距比綠光的大，原因是紅光波長長。雙縫距d小的雙縫，產(chǎn)生的干涉條紋的間距大。(2)測定單色光波的波長儀器安裝調(diào)節(jié)好后，換上測量頭，把測量頭的游標(biāo)尺置10毫米左右，調(diào)節(jié)目鏡，在

23、視場中出現(xiàn)清晰的干涉條紋及分劃板上的刻線，然后在單縫前套上紅色或綠色濾色片即可開始測量。分劃板上的刻線形狀如圖所示，一條水平刻線，三條豎直刻線。豎直刻線應(yīng)與干涉條紋平行。若不平行，松開測量頭上的緊固螺釘，轉(zhuǎn)動(dòng)測量頭，使豎直刻線與干涉條紋平行。根據(jù)，在雙縫距d及縫屏距L已知的條件下，測出相鄰兩條亮(或暗)條紋的間距x，就可計(jì)算波長。若直接測x，測量的相對誤差較大，因此可先測6條明(或暗)條紋的總間距，再計(jì)算出x。轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，把分劃板刻線對齊左邊某一條清晰的亮(或暗)條紋，記下游標(biāo)尺上的讀數(shù)x1，然后把分劃板移向右邊，把刻線對齊第七條亮(或暗)條紋，記下游標(biāo)尺讀數(shù)x7，如圖所示。6條條紋的總間距為x

24、7x1，則x。分劃板刻線能否對齊干涉條紋，對測量結(jié)果影響很大，由于明暗條紋的單線不很清晰，測量時(shí)應(yīng)對齊干涉明(或暗)條紋的中心。方法如下：把明(或暗)條紋嵌在分劃板兩根短刻線之間，使條紋的兩邊邊緣與短刻線的距離相等，這時(shí)，中心刻線就對齊在條紋的中心、如圖所示。為減小測量誤差，x1及x7的讀數(shù)應(yīng)重復(fù)測幾次，取其平均值。計(jì)算波長時(shí)，雙縫縫距d標(biāo)在雙縫座上，在安裝儀器時(shí)就要把d值記下來。縫屏距L，不加接長管是600毫米，加上接長管后為700毫米。濾色片儀器參數(shù)條紋游標(biāo)尺讀數(shù)x(mm)波長(mm)D(mm)L(mm)x1(mm)x7(mm)紅色0.200600明2.8414.481.94647暗3.8

25、015.501.95650700明1.5815.342.29654暗2.64562.326630.250600明2.2811.881.60667暗3.1012.661.59663700明1.4812.541.84657暗2.3413.481.86664綠色0.200600明3.3213.041.62540暗2.6012.181.60533700明2.7413.981.87534暗1.8813.081.875340.250600明3.1811.001.30542暗3.9211.561.27529700明2.8412.001.52543暗3.7212.641.49532J2515型雙縫干涉實(shí)驗(yàn)儀有

26、紅綠兩塊濾色片、兩塊雙縫及兩個(gè)縫屏距，共有八組實(shí)驗(yàn)條件可供學(xué)生選用。列在表中的測量數(shù)據(jù)及計(jì)算結(jié)果供參考。表中的x1、x已是三次測量數(shù)據(jù)的平均值。注意事項(xiàng)：(1)共軛法成像的條件，物與像平面之間的距離必須大于透鏡焦距，本實(shí)驗(yàn)燈泡與單縫之間的距離約25厘米。(2)測量單色光波長時(shí)，測量頭、接長管與遮光管連接處的定位面應(yīng)緊密吻合，否則縫屏距L變長，測量誤差增大。(3)在讀取x1至x7的整個(gè)過程中，不能撥動(dòng)調(diào)節(jié)撥桿或轉(zhuǎn)動(dòng)測量頭，否則會(huì)引起干涉條紋的移動(dòng)而使讀數(shù)無效。(4)考慮儀器誤差及測量誤差等因素，測量結(jié)果紅光的波長應(yīng)在624696納米之間，綠光波長應(yīng)在505566納米之間，若偏離了上述范圍，應(yīng)檢查

27、原因。(5)儀器所用的光源燈泡，其燈絲冷電阻較小，一開始用12伏電壓點(diǎn)燈泡時(shí)，電流過大，學(xué)生電源次級保險(xiǎn)絲可能會(huì)燒斷，或者過載保護(hù)自動(dòng)截止，無電壓輸出。因此，點(diǎn)亮燈泡時(shí)電壓應(yīng)逐擋升高至12伏，使用時(shí)不得超過12伏。3、單縫衍射實(shí)驗(yàn)儀器：游標(biāo)卡尺(學(xué)生每人一把)或鉛筆(每人2支)；直絲燈泡學(xué)生操作：單縫的寬度(游標(biāo)卡尺兩外測量爪之間的距離)為0.10毫米，光源與單縫之間的距離約1.5米。實(shí)驗(yàn)者手握游標(biāo)卡尺，通過兩只外測量爪組成的單縫觀察燈絲，并使單縫與燈絲平行，這時(shí)就能觀察到清晰的單縫衍射圖樣。改變單縫的寬度，單縫衍射的圖樣也隨著改變。當(dāng)單縫寬度慢慢地變寬時(shí)，中央亮條紋的寬度逐漸變窄，兩側(cè)衍射條

28、紋間的距離亦變小。當(dāng)單縫寬度大于某一值時(shí)，衍射條紋消失。如保持單縫的寬度不變，改變單縫與燈絲之間的距離，衍射圖樣也會(huì)發(fā)生變化。當(dāng)距離變大時(shí)，衍射條紋間的距離變大，反之則變小。在燈泡與單縫之間插入紅色(或綠色)的透明紙(或有色玻璃)，就能觀察到單色光的衍射圖樣。4、激光實(shí)驗(yàn)儀器：激光光源熱學(xué)1 分子熱運(yùn)動(dòng) 能量守恒1、測量分子直徑的原理實(shí)驗(yàn)儀器：小米、米尺、量筒教師操作：先用量筒測出一定量小米的體積V，再將這些米平攤在水平桌面上，不要重疊，測出小米所占的面積，則小米的直徑為d=。2、用油膜法估測分子的大小(學(xué)生實(shí)驗(yàn))實(shí)驗(yàn)儀器：油酸酒精溶液(1：200)、注射器、方形水槽、燒杯，畫有方格線的透明塑

29、料板、水筆、痱子粉實(shí)驗(yàn)?zāi)康模河糜湍しü罍y分子的大小。實(shí)驗(yàn)原理：以油酸分子呈立方體排列“估算”關(guān)系：d= 學(xué)生操作：(1)用注射器將事先配置好的酒精油酸溶液一滴一滴的滴入量筒中，記下量筒內(nèi)增加一定體積(如1mL)時(shí)的滴數(shù)。(2)往方形水槽內(nèi)倒入約2cm深的水，將痱子粉均勻的撒在水面上。(3)用注射器將酒精油酸溶液滴在水面上一滴，待油酸薄膜的形狀穩(wěn)定后，將塑料板放在水槽上，然后將油酸薄膜的形狀用彩筆畫在塑料板上。(4)算出油酸薄膜的面積S(求面積時(shí)以方格上邊長為1cm的正方形為單位，計(jì)算輪廓內(nèi)正方形的個(gè)數(shù)，不足半個(gè)的舍去，多于半個(gè)的算一個(gè))。(5)根據(jù)d= ，計(jì)算油酸分子的大小。注意事項(xiàng)：(1)實(shí)

30、驗(yàn)前，必須把所有的實(shí)驗(yàn)用具擦洗干凈；實(shí)驗(yàn)時(shí)吸取油酸、酒精和溶液的移液管要專用，不能混用，否則會(huì)增大誤差，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。(2)待測油酸面積擴(kuò)散后又收縮，要在穩(wěn)定后再畫輪廓。擴(kuò)散后又收縮有兩個(gè)原因水面受油酸滴沖擊凹陷后又恢復(fù)；酒精揮發(fā)后液面收縮。(3)本實(shí)驗(yàn)只要求估算分子大小，實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)量級符合要求即可。3、擴(kuò)散現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)儀器：分別裝有二氧化氮和空氣的玻璃儲(chǔ)氣瓶、玻璃片；250mL水杯內(nèi)盛有冷水、250mL水杯內(nèi)盛有熱水、紅墨水教師操作：把盛有二氧化氮的玻璃瓶與另一個(gè)玻璃瓶豎直方向?qū)谙嘟佑|，看到二氧化氮?dú)怏w從下面的瓶內(nèi)逐漸擴(kuò)展到上面瓶內(nèi)。教師操作：分別將紅墨水用滴管滴入冷水和熱水中各一滴。實(shí)驗(yàn)結(jié)論

31、：擴(kuò)散現(xiàn)象說明了組成物質(zhì)的大量分子是在做不停的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)。擴(kuò)散快慢即分子運(yùn)動(dòng)激烈程度與溫度有關(guān)。4、觀察布朗運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)儀器：顯微鏡、冷水、熱水、墨汁教師操作：調(diào)好顯微鏡；在載玻片上先放上一大滴水，然后在水上滴一小滴稀釋的墨汁，蓋上玻璃片放在顯微鏡下讓學(xué)生觀察。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：小黑顆粒都在不停地運(yùn)動(dòng)；有的顆粒運(yùn)動(dòng)得快些，有的慢些，或顆粒越小的運(yùn)動(dòng)越明顯。教師操作：用滴管滴在玻璃片上一滴熱水后，再繼續(xù)觀察布朗運(yùn)動(dòng)與前次看到的有何不同。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：較前次的布朗運(yùn)動(dòng)加快。5、布朗運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)生原因?qū)嶒?yàn)儀器：布朗運(yùn)動(dòng)模擬器(J2272型投影氣桌)教師操作：用布朗運(yùn)動(dòng)模擬器演示布朗運(yùn)動(dòng)并說明由于大量水分子(比小顆粒小得

32、多)不停地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，它們和小顆粒相撞。每個(gè)水分子和小顆粒碰撞都使小顆粒受到?jīng)_力；每一瞬間各個(gè)方向都有大量分子碰撞小顆粒，哪個(gè)方向沖力大些，小顆粒就向哪個(gè)方向運(yùn)動(dòng)；下一瞬間另一方面沖力大了，小顆粒就向另一方向運(yùn)動(dòng)，結(jié)果使小顆粒做不停的無規(guī)則的運(yùn)動(dòng)，這樣便形成了布朗運(yùn)動(dòng)。6、分子間存在距離實(shí)驗(yàn)儀器：約1m長的、外徑約1cm的玻璃管、各約2030ml的酒精和有紅色顏料的水、橡皮塞；長15cm的U形玻璃管、鐵架臺(tái)、橡皮塞、紅墨水教師操作：長玻璃管內(nèi)，分別注入水和酒精，混合后總體積減小。教師操作：U形管兩臂內(nèi)盛有一定量的水(不注滿水)，將右管端橡皮塞堵住，左管繼續(xù)注入水，右管水面上的空氣被壓縮。實(shí)驗(yàn)

33、結(jié)論：氣體、液體的內(nèi)部分子之間是有空隙的；鋼鐵這樣堅(jiān)固的固體的分子之間也有空隙，有人用兩萬標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的壓強(qiáng)壓縮鋼筒內(nèi)的油，發(fā)現(xiàn)油可以透過筒壁溢出。7、引力實(shí)驗(yàn)儀器：用細(xì)線捆住的平板玻璃、直徑20cm的盛水槽、彈簧秤教師操作：把一塊洗凈的玻璃板吊在橡皮筋的下端，使玻璃板水平地接觸水面；用手向上拉橡皮筋，學(xué)生觀察拉動(dòng)玻璃板的力是否大于玻璃板受的重力？ 實(shí)驗(yàn)結(jié)論：拉力會(huì)大于玻璃板的重力玻璃板離開水面時(shí)水會(huì)發(fā)生分裂，由于水分子之間有引力存在，外力要克服這些分子引力造成外界拉力大于玻璃板的重力；玻璃板離開水面后，可以看到玻璃板下表面上仍有水，說明玻璃板離開水時(shí)，水層發(fā)生斷裂。8、斥力實(shí)驗(yàn)儀器：注射器、橡

34、皮塞教師操作：用橡皮塞在注射器內(nèi)封住一段空氣，壓縮，但不能無限壓縮。9、分子間距離超過一定限度分子力為零實(shí)驗(yàn)儀器：玻璃教師操作：將玻璃打碎，碎片不能拼合。10、平均動(dòng)能實(shí)驗(yàn)儀器：道爾頓板(J2279)教師操作：把幾個(gè)珠粒從漏斗倒入道爾頓板，觀察下落后的分布；把大量珠粒從漏斗倒入道爾頓板，觀察下落后的分布。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：分子做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，每個(gè)分子的速率都不相同，有的大、有的小，而且在分子相互碰撞時(shí)速率也會(huì)改變，但大多數(shù)分子的速率處在中等速率，因此，在研究分子動(dòng)能時(shí)，不是關(guān)心個(gè)別分子的情況，而是研究大量分子的集體行為。11、 改變內(nèi)能的兩種方式實(shí)驗(yàn)儀器：細(xì)鐵棒、鐵錘、酒精燈、木塊、厚壁玻璃筒(帶活塞)、硝化棉、乙醚、學(xué)生每人準(zhǔn)備一小段鋼絲教師操作：讓同學(xué)把準(zhǔn)備好的鋼絲拿出來，想辦法讓手中的鋼絲的內(nèi)能增加。教師操作：把蘸有乙醚的硝化棉放在厚壁玻璃筒內(nèi)，緩慢壓下活塞；快速壓下活塞；觀察兩次現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：動(dòng)作快，時(shí)間短，氣體沒有來得及與外界進(jìn)行熱交