物理光學(xué)演示實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)要說明_圖文

1、物理光學(xué) 演示實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)要說明1 普氏(Pulfrich 擺演示儀【實(shí)驗(yàn)演示目的】 :應(yīng)用和強(qiáng)化光程差概念 。為學(xué)生動(dòng)手體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)。【實(shí)驗(yàn)器材】 :普氏擺、單片茶色太陽(yáng)鏡;【實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)】 見圖 1 圖 1 普氏擺【實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象】 :一般地,人們裸眼看到單擺是作平面運(yùn)動(dòng)。當(dāng)然,人們裸眼看到普氏擺擺動(dòng)也 是作平面運(yùn)動(dòng),盡管有一些高低不等的豎桿排參照物。但是,當(dāng)人們戴上單片太陽(yáng)鏡后,就感覺 單擺不再是平面擺動(dòng),而是感覺為繞向轉(zhuǎn)動(dòng)。單片太陽(yáng)鏡在左眼,普氏擺擺動(dòng)為左繞向;單片太 陽(yáng)鏡在右眼,普氏擺擺動(dòng)為右繞向。2 仿西漢透光銅鏡【實(shí)驗(yàn)演示目的】 :光的反射與吸收的關(guān)系問題 ?！緦?shí)驗(yàn)器材】 :仿西漢透光銅鏡、射燈

2、、平面投影屏;【實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)】 見圖 2 (a 背面 (b 鏡面圖 2 仿西漢透光銅鏡【實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象】 :當(dāng)平行光如太陽(yáng)光, 或點(diǎn)光源光如射燈, 照射在仿西漢透光銅鏡的正 (鏡 面, 會(huì)在投影屏上顯示出銅鏡反(背面的圖案?！緟⒖嘉墨I(xiàn)】 :1嚴(yán)燕來、葉慶好主編大學(xué)物理拓展與應(yīng)用 (面向 21世紀(jì)課程教材 M, 高等教育出版社 , 2002.12。 2 嚴(yán)燕來、孔令達(dá)、梁華翰等 . 西漢古銅鏡 “ 透光 ” 奧秘解析 J,大學(xué)物理 , 2001, 20(10:34-38。3 輝光魔球【實(shí)驗(yàn)演示目的】 :光的量子躍遷、光通路、光散射問題 ?！緦?shí)驗(yàn)器材】 :輝光魔球、日光燈;【實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)】 見圖 3 圖

3、 3 輝光魔球【實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象】 :當(dāng)開啟電源開關(guān)時(shí),輝光魔球會(huì)發(fā)出許多條藍(lán)紫色光,形成一個(gè)個(gè)光通路, 光通路在玻璃璧處出現(xiàn)粉紅色光;沒人觸摸玻璃璧時(shí)光通路軸對(duì)稱分布,人用手觸摸玻璃壁時(shí), 光通路集中在手指觸摸處,光路光強(qiáng)度變大。用日光燈放在人手和輝光魔球之間,日光燈也會(huì)發(fā)光,輝光通路也不均勻分布。4 三種組合光學(xué)干涉演示儀【實(shí)驗(yàn)演示目的】 :比較邁克爾遜 (Michelson 干涉、馬赫 -曾德爾 (Mach-Zehnder干涉、薩 格奈克 (Sagnac干涉,這三種干涉方式都有重要應(yīng)用 。邁克爾遜干涉在教學(xué)中出現(xiàn)較多, 馬赫 -曾德爾干涉在光纖通信應(yīng)用較多, 薩格奈克干涉在光 纖傳感、環(huán)形激光器

4、、 信息科學(xué)領(lǐng)域的超快速響應(yīng)技術(shù) 和量子保密通訊中有應(yīng)用。為學(xué)生動(dòng)手自搭與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?！緦?shí)驗(yàn)器材】 :小型光學(xué)隔振平臺(tái)、磁性底座、支架、半導(dǎo)體激光器、分束鏡、擴(kuò)束鏡、光 學(xué)屏;【實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)】 見圖 4 圖 4 (a 三種組合光學(xué)干涉演示儀 圖 4 (b 邁克耳遜干涉圖譜【實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象】 :演示邁克爾遜(Michelson 干涉:邁克爾遜干涉為長(zhǎng)方形干涉,兩個(gè)反射鏡 正交,在等光程附近形成薄膜干涉,條件比較苛刻。演示馬赫-曾德爾(Mach-Zehnder干涉:馬赫-曾德爾干涉為三角形干涉,兩個(gè)反射鏡斜交, 與光源形成三角形。演示薩格奈克(Sagnac干涉:格奈克干涉為環(huán)形干涉,實(shí)驗(yàn)條件不如邁克爾遜干

5、涉苛刻。 【注意事項(xiàng)】 :1 不要用眼睛直對(duì)激光。2 光學(xué)元件要中心準(zhǔn)直。3 實(shí)驗(yàn)操作時(shí),光學(xué)元件要固定好,不要打碎。4 實(shí)驗(yàn)操作要有順序。【參考文獻(xiàn)】 :美 T.卡拉德,著,松竹豐,譯,激光演示實(shí)驗(yàn)。5 光的衍射組合演示實(shí)驗(yàn)【實(shí)驗(yàn)演示目的】 :單縫、雙縫、四縫、九縫、光柵、單四角孔、單園孔、雙園孔的衍射圖 像,表現(xiàn)衍射物體的透光不透光部分寬度與分布變化和旋轉(zhuǎn)時(shí)的干涉衍射光學(xué)圖像?！緦?shí)驗(yàn)器材】 :光具座、移動(dòng)底座、支架、半導(dǎo)體激光器、可微調(diào)的衍射組件、光學(xué)屏;【實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)】 見圖 5圖 5 (a 單縫衍射實(shí)驗(yàn)圖 圖 5 (b 單縫 圖 5 (c 光的衍射器件組合 圖 5 (d 單縫衍射條紋

6、圖 5 (e 雙縫衍射條紋 圖 5 (f 四縫衍射條紋 圖 5 (g 九縫衍射條紋【實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象】 :縫的衍射:準(zhǔn)直激光分別正射到單縫、 雙縫、 四縫、 九縫、 光柵、 正交光柵上, 觀察比較它們的衍射干涉圖像。單縫衍射圖像:譜線中間寬,周邊窄些而等款、彌散;雙縫衍射圖像:又象衍射又象干涉,象衍射卻有干涉的條紋;象衍射卻又有干涉特有的彌散 現(xiàn)象;中間三個(gè)點(diǎn)或五個(gè)點(diǎn)最亮。四縫衍射圖像:象雙縫衍射圖像一樣,但有缺級(jí)現(xiàn)象,在主極大間有 3個(gè)暗紋,2個(gè)次亮紋; 九縫衍射圖像:象四縫衍射圖像一樣,但譜線分得更開,也有缺級(jí)現(xiàn)象,在主極大間有 8個(gè) 暗紋,7個(gè)次亮紋;光柵衍射圖像:有點(diǎn)象九縫衍射圖像一樣,但譜線

7、分得更開,且均勻分布;正交光柵衍射圖像:象幾排光柵譜線組合,上下對(duì)稱排列幾排光柵譜線;或左右對(duì)稱排列幾 排光柵譜線;孔的衍射:激光照在單園孔、雙圓孔、單四角孔、多矩形孔(正交光柵上的衍射。單圓孔衍射圖像:中間為一圓斑,周邊為條紋,光強(qiáng)彌散分布;雙圓孔衍射圖像:象單圓孔衍射圖像,但中心光斑和周邊圓環(huán)上疊加了一些豎條紋;單四角孔的衍射圖譜:譜線為虛線十字形分布;圖像中間也為一個(gè)矩形,可反應(yīng)矩形孔的放 置。 圖 5 (h 長(zhǎng)方孔衍射圖 圖 5 (i 雙圓孔干涉衍射圖 圖 5 (j 正交光柵衍射圖【注意事項(xiàng)】 :1 不要用眼睛直對(duì)激光。2 光學(xué)元件要中心準(zhǔn)直。3 實(shí)驗(yàn)操作時(shí),光學(xué)元件要固定好,不要打碎

8、。4 實(shí)驗(yàn)操作要有順序。6 聲光衍射演示儀【實(shí)驗(yàn)演示目的】 :了解超聲光柵衍射,了解平面光柵與立體光柵的區(qū)別,了解超聲光柵衍射的 光通信應(yīng)用。【實(shí)驗(yàn)器材】 :信號(hào)發(fā)生器、超聲光柵、水、激光器、擴(kuò)束鏡、三個(gè)放大鏡、投影屏、若干 支架、光具座;【實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)】 見圖 6圖 6(a 聲光衍射演示儀 圖 6 (b 聲光衍射條紋【實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象】 :激光通過透鏡和水時(shí),投影屏上是一塊激光班;當(dāng)開啟信號(hào)發(fā)生器時(shí),投影屏上 也是塊激光斑, 但當(dāng)信號(hào)頻率在 2.5M HZ 附近時(shí), 出現(xiàn)的是組平行亮暗條紋。 這組亮暗條紋就像 光柵條紋一樣,只是條紋間距密些?！咀⒁馐马?xiàng)】 :1 激光光路要準(zhǔn)直。2 實(shí)驗(yàn)操作時(shí),要小心

9、不要打翻光學(xué)元件。7 正交光柵圖譜【實(shí)驗(yàn)演示目的】 :多 復(fù)色光、少?gòu)?fù)色光的正交光柵圖譜?！緦?shí)驗(yàn)器材】 :正交光柵、白熾燈、汞燈、氦燈;【實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)】 見圖 7圖 7 (a 正交光柵【實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象】 :白熾燈的正交光柵圖譜:中間為白光,周圍為七彩彌散開去,圖譜為米字形結(jié) 構(gòu),越到周邊,七彩越明顯,光斑變形越大;汞燈的:中間為白光,周圍為藍(lán)、綠色光,圖譜為米字形結(jié)構(gòu),像變形的幾排光柵圖譜,越 到周邊,圖譜變形越大;氦燈的正交光柵圖譜:中間為復(fù)色光,周圍有紅色光、綠色光,圖譜像汞燈的正交光柵圖譜, 只是單色性更明顯。 圖 7 (b 白熾燈光譜 圖 7 (c 汞燈光譜圖 7 (d 氦燈光譜【注意事項(xiàng)】

10、 :1 充分利用透射光。光源正對(duì)正交光柵,眼睛盡量靠近光柵。2 實(shí)驗(yàn)操作時(shí),要小心不要打落正交光柵。8 正交光柵的卷積圖譜演示儀【實(shí)驗(yàn)演示目的】 :了解正交光柵的卷積圖譜。【實(shí)驗(yàn)器材】 :兩個(gè)正交光柵、光柵、激光器、電動(dòng)馬達(dá)、光具座、支架、投影屏; 【實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)】 見圖 8圖 8 (a 正交光柵的卷積圖譜演示儀 圖 8 (b 正交光柵的卷積圖譜【實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象】 :激光束射在一個(gè)正交光柵上, 譜線象幾組方形孔的衍射圖, 為幾組虛十字疊加 在一起;開動(dòng)微型馬達(dá),正交光柵旋轉(zhuǎn),投影屏上的衍射圖像也隨之旋轉(zhuǎn)。在上正交光柵的前面再放一個(gè)正交光柵,開動(dòng)微型馬達(dá),后面的正交光柵旋轉(zhuǎn),投影屏上的 衍射圖像也隨之

11、旋轉(zhuǎn),出現(xiàn)立體感變化圖象。在上正交光柵的前面再換放一個(gè)光柵,開動(dòng)微型馬達(dá),后面的正交光柵旋轉(zhuǎn),投影屏上的衍 射圖像也隨之旋轉(zhuǎn),出現(xiàn)立體感變化圖象,有點(diǎn)像銀河系?！咀⒁馐马?xiàng)】 :1 小心激光。2 不要摸光學(xué)器件表面。3 不要損壞光學(xué)儀器。9 反射光柵畫【實(shí)驗(yàn)演示目的】 :反射光柵的成像規(guī)律,明白成像的本質(zhì)在于雙眼視差。【實(shí)驗(yàn)器材】 :反射光柵畫;【實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)】 見圖 9(a (b 圖 9 反射光柵畫【實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象】 :一般圖像沒有立體感,為平面畫。反射光柵畫具有立體感,在不同角度,畫中 部位成像位置不同。【注意事項(xiàng)】 :1 充分利用反射光。2 實(shí)驗(yàn)操作時(shí),要小心不要打碎光柵畫。10 透射光柵畫【實(shí)

12、驗(yàn)演示目的】 :透射光柵的成像規(guī)律,明白成像的本質(zhì)在于雙眼視差。【實(shí)驗(yàn)器材】 :透射光柵畫;【實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)】 見圖 10 (a (b 圖 10 透射光柵畫【實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象】 :一般圖像沒有立體感,為平面畫。反射透射光柵畫具有立體感。與反射光柵不同, 透射光柵在光柵畫后面有一個(gè)燈泡?！咀⒁馐马?xiàng)】 :1 不要亂扯燈泡電源線。2 實(shí)驗(yàn)操作時(shí),要小心不要打碎光柵畫。11 方解石的雙折射演示【實(shí)驗(yàn)演示目的】 :了解方解石的雙折射現(xiàn)象?！緦?shí)驗(yàn)器材】 :激光器、方解石晶體、放大鏡、投影屏、支架、底座、偏正片;【實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)】 見圖 11 圖 11 方解石【實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象】 :一束激光射向方解石晶體時(shí), 在方解石后方的投

13、影屏上出現(xiàn)兩個(gè)激光斑; 旋轉(zhuǎn) 方解石晶體時(shí),其中一個(gè)激光班會(huì)旋轉(zhuǎn),且強(qiáng)度會(huì)變化;用偏正片檢測(cè)方解石后的兩束光,發(fā)現(xiàn) 都是偏正光?！咀⒁馐马?xiàng)】 :1 不要用手摸方解石晶體。2 要小心不要打碎方解石晶體。12 糖溶液的旋光色散【實(shí)驗(yàn)演示目的】 :了解糖溶液的旋光色散現(xiàn)象?！緦?shí)驗(yàn)器材】 :節(jié)能燈、糖溶液、糖溶液旋光色散裝置、偏正片;【實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)】 見圖 12 圖 12 糖溶液旋光色散裝置【實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象】 :當(dāng)白光光射向糖溶液時(shí),透過糖溶液看其通體透明;在糖溶液后放一偏正片, 且旋轉(zhuǎn)偏正片時(shí),透過偏正片,不會(huì)發(fā)現(xiàn)光強(qiáng)變化;如果在糖溶液前再放一個(gè)偏正片,再旋轉(zhuǎn)糖 溶液后的偏正片,發(fā)現(xiàn)透射光強(qiáng)度會(huì)變化且還有

14、顏色的變化?！咀⒁馐马?xiàng)】 :1 不要打碎糖溶液玻璃器皿。2 要小心不要被放置糖溶液裝置的鐵條劃破手指。13 色偏正現(xiàn)象演示【實(shí)驗(yàn)演示目的】 :了解偏正光干涉現(xiàn)象?！緦?shí)驗(yàn)器材】 :投影儀、偏正片膜、偏正片、不同厚度波片做成的圖案、有機(jī)玻璃夾; 【實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)】 見圖 13圖 13 色偏正現(xiàn)象演示裝置【實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象】 :開啟投影儀電源時(shí),在投影儀平臺(tái)放一片偏正片與不放偏正片,光效果一樣; 再放一個(gè)偏正片且不斷旋轉(zhuǎn)時(shí),發(fā)現(xiàn)投影屏上的光強(qiáng)度會(huì)變化且會(huì)變暗;這符合偏正光的馬呂斯 定律;當(dāng)在兩偏正片之間再放一個(gè)波片做成的圖案,旋轉(zhuǎn)上方的偏正片,在投影屏上會(huì)出現(xiàn)圖案 的亮暗和色彩變化;當(dāng)兩偏正片正交時(shí),出現(xiàn)所謂

15、互補(bǔ)色;這所謂偏正光的干涉效應(yīng)。換上有機(jī)玻璃夾時(shí),擠壓有機(jī)玻璃夾,投影屏上出現(xiàn)彩色條紋且隨擠壓變化;這所謂人工雙 折射效應(yīng)?！咀⒁馐马?xiàng)】 :1 不要折斷波片圖案。2 不要打碎偏正片。14 音頻視頻光纖傳輸演示實(shí)驗(yàn)儀【實(shí)驗(yàn)演示目的】 :光纖傳輸音頻視頻信號(hào);光纖傳輸質(zhì)量十分好?！緦?shí)驗(yàn)器材】 :磁帶放象機(jī)、光端反射機(jī)、光端接收機(jī)、光纖拼接器、光纖端口觀察器、電 視機(jī);【實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)】 見圖 14 圖 14 (a 音頻視頻光纖傳輸演示實(shí)驗(yàn)儀 圖 14 (b 光發(fā)射機(jī) 圖 14 (c 光接收機(jī) 圖 14 (c 光纖端口觀察器【實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象】 :當(dāng)光纖端口對(duì)正時(shí),光路損耗小,電視圖像質(zhì)量好;當(dāng)調(diào)動(dòng)光纖端口觀察器使光纖端口不對(duì)接時(shí)，就不能傳輸信號(hào)。 【注意事項(xiàng)】 ： 1 不要亂扯亂動(dòng)光學(xué)元件。 2 要小心不要折斷扯斷光纖。 15 高溫超導(dǎo)實(shí)驗(yàn)演示儀 【實(shí)驗(yàn)演示目的】 ：了解高溫超導(dǎo)的磁現(xiàn)象。 【實(shí)驗(yàn)器材】 液氮、液氮筒、高溫超導(dǎo)實(shí)驗(yàn)演示儀、高溫超導(dǎo)氧化物、錫紙、長(zhǎng)