最新大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)

1、1.超導(dǎo)磁懸浮操作方法1.首先將小車下面墊上一 8mm 左右的硬紙板放在磁性導(dǎo)軌上。要讓再將液氮倒入小車容器中 , 大約過三分鐘，撤下硬紙板。2.小車懸浮在空中 , 給其一個(gè)驅(qū)動(dòng)力 , 機(jī)車就會(huì)沿著磁性導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)。3.打開驅(qū)動(dòng)力的開關(guān)（可變向） , 讓機(jī)車每圈的運(yùn)動(dòng)都受到一個(gè)驅(qū)動(dòng)力的作用 , 這樣可是機(jī)車持續(xù)的運(yùn)動(dòng)下去。注意事項(xiàng)： 1.液氮的溫度是零下近 200 攝氏度 ，操作者及觀看者要注意不要觸及液氮，操作時(shí)一定要帶手套，使用鑷子。 2.超導(dǎo)塊的冷卻要均勻，全面，最好全部浸入液氮中，否則機(jī)車的運(yùn)動(dòng)將會(huì)不穩(wěn)定。原理提示 ：超導(dǎo)體的磁性與導(dǎo)體不同， 進(jìn)入超導(dǎo)態(tài)后置于外磁場(chǎng)中時(shí)， 它內(nèi)部產(chǎn)生磁化強(qiáng)

2、度與外磁場(chǎng)完全抵消，磁力線完全被排斥在超導(dǎo)體外面，從而內(nèi)部的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，這就是 超導(dǎo)體的完全抗磁性，即邁斯納效應(yīng)。完全抗磁性會(huì)產(chǎn)生磁懸浮現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)中， 當(dāng)超導(dǎo)塊經(jīng)冷卻達(dá)到超導(dǎo)態(tài)后靠近磁性導(dǎo)軌時(shí)，磁力線進(jìn)入超導(dǎo)體表面并形成很大的磁通密度梯度，感應(yīng)出高臨界電流，從而超導(dǎo)塊對(duì)軌道產(chǎn)生排斥，排斥力克服超導(dǎo)體重力使其懸浮。磁性導(dǎo)軌用銣鐵硼磁塊鋪設(shè)在鋼板上制成，兩邊 N 型軌道起磁約束作用，保證超導(dǎo)塊在軌道上運(yùn)動(dòng)。2.光柵透視系統(tǒng)操作方法打開燈光電源，把觀察鏡對(duì)準(zhǔn)燈源中心，透過觀察鏡觀察不同光源的光譜。注意事項(xiàng)不要頻繁的開關(guān)燈源，因燈管的壽命和開燈的次數(shù)有關(guān)。原理提示根據(jù)光柵方程 ，如果是復(fù)色光入射，

3、則由于各成分色光的 不同。除中央零級(jí)條紋外，各成分色光的其它同級(jí)明條紋將在不同的衍射角出現(xiàn)。 同級(jí)的不同顏色的明條紋將按波長順序排列成光柵光譜，這就是光柵的分光作用。如果入射復(fù)色光中只包含若干個(gè)波長成分，則光柵光譜由若干條不同顏色的細(xì)亮譜線組成。本實(shí)驗(yàn)中使用介質(zhì)膜光柵，很好的觀察了氦、汞及白光的光譜 。3.光學(xué)幻影原理提示凹面鏡成虛像的原理，觀察者所看到的圖像是在儀器的后部凹面鏡中所成的虛像，因在凹面鏡的前方焦點(diǎn)上有一個(gè)倒懸的可以轉(zhuǎn)動(dòng)的物體，觀察者看到的圖像就是這個(gè)物體的虛像。操作方法1. 打開電源即可。 2. 觀察時(shí)，觀察者應(yīng)站在正對(duì)著儀器有一定距離的位置。4.偏振光干涉演示儀操作方法1.觀

4、察儀器內(nèi)的圖形，都是無色透明的元件。 2.打開光源，這時(shí)立即觀察到偏振光干涉條紋。 3.旋轉(zhuǎn)面板上的旋鈕，觀察視場(chǎng)中的色彩變化。 4.把透明 U 型元件從窗口放進(jìn)，觀察不到異常，用力握 U 型元件，這時(shí)在元件上出現(xiàn)彩色條紋，呈現(xiàn)疏密分布。條紋密集的地方是應(yīng)力比較大的地方，反之是應(yīng)力較小處，此即光測(cè)彈性。注意事項(xiàng)取放玻璃片要小心輕放，注意安全原理提示在儀器內(nèi)的透光材料是由里到外用不同層數(shù)的薄膜拼制而成的圖案，薄膜內(nèi)部的殘余應(yīng)力分布均勻。光彈材料制成的三角板和曲線板，內(nèi)部存在著非均勻分布的殘余應(yīng)力。線偏振光通過這些模型后產(chǎn)生應(yīng)力雙折射，分成有一定相差且振動(dòng)方向互相垂直的兩束光，這束光的傳播方向是同

5、向的，這兩束光通過最外層的偏振片后成為相干光，發(fā)生偏振光干涉。對(duì)于不同層數(shù)的薄膜拼制而成的圖案，由于應(yīng)力均勻，雙折射產(chǎn)生的光程差由厚度決定，各波長的光干涉后的強(qiáng)度均隨厚度而變，故而合成后呈現(xiàn)與層數(shù)分布對(duì)應(yīng)的色彩圖案。對(duì)于三角板和曲線板，由于厚度均勻，雙折射產(chǎn)生的光程差主要與應(yīng)力有關(guān)，各波長的光干涉后的強(qiáng)度隨應(yīng)力分布而變，則合成后呈現(xiàn)與應(yīng)力分布對(duì)應(yīng)的不規(guī)則彩色條紋。轉(zhuǎn)動(dòng)外層偏振片，即改變兩偏振片的偏振化方向夾角，也會(huì)影響各波長的光干涉后的強(qiáng)度，使圖案顏色發(fā)生變化。利用偏振光的干涉，可以考察透明元件是否受到應(yīng)力以及應(yīng)力的分布情況。這稱為光測(cè)彈性。5.普氏擺操作方法1.拉開擺球，使其在兩排金屬桿之間

6、的一個(gè)平面內(nèi)擺動(dòng)； 2.站在普氏擺正前方即垂至于擺動(dòng)面的位置觀察球擺動(dòng)的軌跡； 3.戴上光衰減鏡再觀察擺球的軌跡，會(huì)發(fā)現(xiàn)球按橢圓軌跡運(yùn)動(dòng)； 4.將光衰減鏡反轉(zhuǎn) 180 度，再觀察擺球運(yùn)動(dòng)軌跡的變化。原理提示 我們之所以能夠看到立體的景物，是因?yàn)殡p眼可以各自獨(dú)立看東西，兩眼有間距，造成左眼與右眼圖像的差異稱為視差，人類的大腦很巧妙地將兩眼的圖像融合，產(chǎn)生出有空間感的立體視覺效果在大腦中。 在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，所用的光衰減鏡引起相位延遲，使分別進(jìn)入兩只眼睛的物光產(chǎn)生光程差，從而感覺出物體的立體感。6.臺(tái)式皂膜操作方法1.配制的溶成份是： 洗潔精和甘油。 2.先把儀器上的照明燈打開，再將橫梁各種造型浸入皂

7、液，提起來觀察不同的皂膜形狀，在照明燈下觀察薄膜干涉條紋。原理提示皂膜實(shí)驗(yàn)同時(shí)演示了液體表面張力、薄膜干涉現(xiàn)象及能量最底原理。 “ 表面張力 ” 即液體表面的分子由于受到液體內(nèi)部分子的吸引力而使液體表面盡可能收縮的一種力。由于表面張力的作用，形成皂膜，而不同形狀的模型拉出不同的形狀的皂膜，則體現(xiàn)能量最底原理，即：在這種形狀下，皂膜面積最小，能量最低。 在白光照射下，呈現(xiàn)出彩色的干涉條紋。當(dāng)肥皂液慢慢向下流時(shí)，皂膜變得上薄下厚，形成劈尖干涉，可以看到彩色的條紋帶逐漸由窄變寬。7.雅格布天梯演示實(shí)驗(yàn)【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹浚和ㄟ^演示來了解氣體弧光放電的原理。 【實(shí)驗(yàn)儀器】：雅格布天梯演示儀 圖9 雅格布天梯演

8、示儀【實(shí)驗(yàn)原理】：無論是在稀薄氣體、金屬蒸汽或大氣中，當(dāng)回路中電流的功率較大時(shí)，能夠提供足夠大的電流，使氣體擊穿，伴隨有強(qiáng)烈的光輝，這時(shí)所形成的自持放電的形式是弧光放電。雅格布天梯是演示高壓放電現(xiàn)象的一種裝置。給存在一定距離的兩電極之間加上高壓，若兩電極間的電場(chǎng)達(dá)到空氣的擊穿電場(chǎng)時(shí)，兩電極間的空氣將被擊穿，并產(chǎn)生大規(guī)模的放電，形成氣體的弧光放電。雅格布天梯中的兩電極構(gòu)成為一梯形，下端間距小，因而場(chǎng)強(qiáng)大。其下端的空氣最先被擊穿，產(chǎn)生大量的正負(fù)離子，同時(shí)產(chǎn)生光和熱，即電弧放電。由于電弧加熱（空氣的溫度升高，空氣就越易被電離, 擊穿場(chǎng)強(qiáng)就下降），使其上部的空氣也被擊穿，形成不斷放電。結(jié)果弧光區(qū)逐漸上

9、移，猶如爬梯子一般的壯觀。當(dāng)升至一定的高度時(shí)，由于兩電極間距過大，使極間場(chǎng)強(qiáng)太小不足以擊穿空氣，電極提供的能量不足以補(bǔ)充聲、光、熱等能量損耗時(shí)弧光因而熄滅。此時(shí)高壓再次將電極底部的空氣擊穿，發(fā)生第二輪電弧放電，如此周而復(fù)始，形成實(shí)驗(yàn)中的現(xiàn)象?！緦?shí)驗(yàn)步驟】： 打開電源開關(guān)，可看到高壓弧光放電沿著“天梯”向上“爬”，同時(shí)聽到放電聲，直到上移的弧光消失，天梯底部將再次產(chǎn)生弧光放電?！咀⒁馐马?xiàng)】： 1千萬做好安全防護(hù)，將儀器封閉，不能讓人觸及儀器，尤其是在工作時(shí)； 2 儀器工作時(shí)間不能過長，一般不超過3分鐘，將自動(dòng)斷電進(jìn)入保護(hù)狀態(tài), 稍等一段時(shí)間，儀器恢復(fù)后方可繼續(xù)演示。8.偏振光干涉演示實(shí)驗(yàn)【實(shí)驗(yàn)?zāi)?/p>

10、的】：學(xué)習(xí)偏振光干涉原理?！緦?shí)驗(yàn)儀器】：偏振光干涉演示儀圖13 偏振光干涉演示儀【實(shí)驗(yàn)原理】：偏振光干涉演示儀內(nèi)的圖案分兩種：（1）層數(shù)的薄膜疊制而成的蝴蝶、飛機(jī)、花朵等圖案（中心厚，四邊?。∧?nèi)部的殘余應(yīng)力分布均勻。 （2）光彈性材料制成的三角板和曲線板，厚度相等，但內(nèi)部存在著非均勻分布的殘余應(yīng)力。白光光源發(fā)出的光透過第一個(gè)偏振片后變成線偏振光。線偏振光通過這些模型后產(chǎn)生應(yīng)力雙折射，分成有一定相差且振動(dòng)方向相互垂直的兩束光。這兩束光通過最外層的偏振片后成為相干光，發(fā)生偏振光干涉。對(duì)于蝴蝶、飛機(jī)、花朵等模型，由于應(yīng)力均勻，雙折射產(chǎn)生的光程差由厚度決定，各種波長的光干涉后的強(qiáng)度均隨厚度而變化

11、，故干涉后呈現(xiàn)于層數(shù)分布對(duì)應(yīng)的色彩圖案。對(duì)于三角板和曲線板，由于厚度均勻，雙折射產(chǎn)生的光程差主要與殘余應(yīng)力分布有光，各波長的光干涉后的強(qiáng)度隨應(yīng)力分布而變，則干涉后呈現(xiàn)與應(yīng)力分布對(duì)應(yīng)的不規(guī)則彩色條紋。條紋密集的地方是殘余應(yīng)力比較集中的地方。U形尺的干涉條紋類似于三角板和曲線板，區(qū)別在于這里的應(yīng)力不是殘余應(yīng)力，而是實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)應(yīng)力，所以條紋的色彩和疏密是隨外力的大小而變化的。利用偏振光的干涉，可以考察透明元件是否收到應(yīng)力已經(jīng)應(yīng)力的分布情況。轉(zhuǎn)動(dòng)外層偏振片，即改變兩偏振片的偏振方向夾角，也會(huì)影響各種波長的光干涉后的強(qiáng)度，使圖案顏色發(fā)生變化?！緦?shí)驗(yàn)步驟】：1. 輕地從儀器上方抽出儀器內(nèi)的兩種圖案，看到它們

12、都是由無色透明的材料制成，原樣放回；2. 打開光源，這時(shí)立即觀察到視場(chǎng)中各種圖案偏振光干涉的彩色條紋；3. 旋轉(zhuǎn)面板上的旋鈕，觀察干涉條紋的色彩也隨之變化；4. 把透明U形尺從窗口放進(jìn)，觀察不到異常，用力握U形尺的開口處，立即看到在尺上出現(xiàn)彩色條紋，且疏密不等；改變握力，條紋的色彩和疏密分布也發(fā)生變化?！咀⒁馐马?xiàng)】：取玻璃片也小心輕放，注意安全。9.氏擺演示實(shí)驗(yàn)【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹浚毫私馄帐蠑[，演示人眼的視覺特點(diǎn) 【實(shí)驗(yàn)儀器】：普氏擺演示儀圖14 普氏擺演示儀【實(shí)驗(yàn)原理】：人之所以能夠看到立體的景物，是因?yàn)殡p眼可以各自獨(dú)立看景物。兩眼有間距，造成左眼與右眼圖像的差異稱為視差，人類的大腦很巧妙地將兩眼的

13、圖像合成，在大腦中產(chǎn)生有空間感的視覺效果。 在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，所用的光衰減鏡引起光強(qiáng)的減弱，使分別進(jìn)入兩只眼睛的物光產(chǎn)生距離感，從而感覺出物體的立體感。將光衰減鏡反轉(zhuǎn)180度時(shí)，擺球的運(yùn)動(dòng)軌跡又發(fā)生了改變?！緦?shí)驗(yàn)步驟】：1拉開擺球，使其在兩排金屬桿之間的一個(gè)平面內(nèi)擺動(dòng)； 2. 普氏擺正前方位置觀察球擺動(dòng)的軌跡； 3. 光衰減鏡再觀察擺球的軌跡，發(fā)現(xiàn)擺球按橢圓軌跡轉(zhuǎn)動(dòng)； 4. 衰減鏡反轉(zhuǎn)180度，再觀察，發(fā)現(xiàn)擺球改變了轉(zhuǎn)動(dòng)方向。 【注意事項(xiàng)】： 1. 擺球的擺動(dòng)平面盡量在兩排金屬桿的中間，避免與金屬桿相碰； 2. 觀察時(shí)雙眼均要睜開。10.光學(xué)分型演示實(shí)驗(yàn)【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹浚和ㄟ^演示光學(xué)分型的物理現(xiàn)象，掌

14、握光學(xué)分型的原理。 【實(shí)驗(yàn)儀器】：光學(xué)分形演示儀。 圖15 光學(xué)分形演示儀【實(shí)驗(yàn)原理】：分形是一種具有自相似特性的現(xiàn)象、圖像或者物理過程。在分形中，每一組成部分都在特征和整體上相似。除自相似性以外，分形具有的另一個(gè)普遍特征是具有無限的細(xì)致性。即無論放大多少倍，圖像的復(fù)雜性依然絲毫不會(huì)減少。但是每次放大的圖形卻并不和原來的圖形完全相似，即分形并不要求具有完全的自相似特性。本實(shí)驗(yàn)利用互成一定角度的多個(gè)反射鏡對(duì)同一個(gè)圖案進(jìn)行多次反射，構(gòu)成一個(gè)復(fù)雜圖像，體現(xiàn)分形的基本概念。 【實(shí)驗(yàn)步驟】：打開電源即可觀察到由多個(gè)相同圖案構(gòu)成的半球形圖像。11.光學(xué)幻像演示實(shí)驗(yàn)【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹浚毫私獍济骁R成像原理，演示人眼的視覺特點(diǎn) 【實(shí)驗(yàn)儀器】：光學(xué)幻像演示儀【實(shí)驗(yàn)原理】：你看到的這只玫瑰，其實(shí)是一朵玫瑰模