光學(xué)綜合儀的教學(xué)實(shí)踐課件

光學(xué)綜合儀的教學(xué)實(shí)踐吉林大學(xué)物理學(xué)院王榮，康智慧，姜云，高錦岳光學(xué)綜合儀的教學(xué)實(shí)踐吉林大學(xué)物理學(xué)院王榮，康智慧，姜云，1三、光學(xué)綜合儀的教學(xué)實(shí)踐主要內(nèi)容一、實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的必要性二、光學(xué)綜合儀的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及設(shè)計(jì)理念三、光學(xué)綜合儀的教學(xué)實(shí)踐主要內(nèi)容一、實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的必要2一、實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的必要性1、實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革勢(shì)在必行綜合素質(zhì)創(chuàng)新精神實(shí)踐能力人才培養(yǎng)原有教學(xué)模式內(nèi)容單一形式呆板一、實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的必要性1、實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革勢(shì)在必行綜合素質(zhì)創(chuàng)新3教學(xué)改革表現(xiàn)在在以下幾個(gè)方面：傳授知識(shí)培養(yǎng)能力提高素質(zhì)教學(xué)理念基本實(shí)驗(yàn)綜合、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)研究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式低高基礎(chǔ)前沿接受知識(shí)培養(yǎng)綜合能力課程體系教師隊(duì)伍結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)教學(xué)科學(xué)研究理論教學(xué)啟發(fā)式研究式教學(xué)方法討論式教學(xué)改革表現(xiàn)在在以下幾個(gè)方面：傳授知識(shí)培養(yǎng)能力提高素質(zhì)教學(xué)理4二、光學(xué)綜合儀的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及設(shè)計(jì)理念光學(xué)綜合儀是一種組裝式的綜合型、研究型光學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。二、光學(xué)綜合儀的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及設(shè)計(jì)理念光學(xué)綜合儀是一種組裝式的綜5

編排了光學(xué)基本實(shí)驗(yàn)、綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和研究性實(shí)驗(yàn)的10個(gè)題目的實(shí)驗(yàn)?；緦?shí)驗(yàn)（5）光的偏振現(xiàn)象及其應(yīng)用實(shí)驗(yàn)

（1）干涉、衍射實(shí)驗(yàn)（圓孔衍射、單縫衍射、雙縫干涉及衍射光柵）（2）邁克耳孫干涉儀及其應(yīng)用實(shí)驗(yàn)（3）法布里-珀羅干涉儀及其應(yīng)用實(shí)驗(yàn)（4）比較三種分光器件的分光特性及其光譜分辨本領(lǐng)。三、光學(xué)綜合儀的教學(xué)實(shí)踐編排了光學(xué)基本實(shí)驗(yàn)、綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和研究性實(shí)驗(yàn)的106綜合、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)（1）了解并組裝Mach-Zehnder干涉儀，觀測(cè)折射率隨氣體壓強(qiáng)、濃度的變化規(guī)律。（2）組裝邁克耳孫干涉儀并測(cè)量物體往返運(yùn)動(dòng)的頻率、瞬時(shí)速度等物理量研究性實(shí)驗(yàn)（1）利用法布里-珀羅掃描標(biāo)準(zhǔn)具對(duì)光的調(diào)制作用進(jìn)行激光通信。

（2）晶體的電光效應(yīng)和電光調(diào)制。（3）用法布里-珀羅標(biāo)準(zhǔn)具觀測(cè)半導(dǎo)體激光器的模式結(jié)構(gòu)，研究外腔反饋對(duì)激光器模式影響。綜合、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)（1）了解并組裝Mach-Zehnder干7光學(xué)綜合儀的教學(xué)效果

1通過實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的重新調(diào)整和組合，加深了學(xué)生對(duì)光學(xué)基本現(xiàn)象、規(guī)律的理解，同時(shí)，對(duì)物理光學(xué)的基本理論有了更全面、更深入的認(rèn)識(shí)和理解。

2將基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與應(yīng)用結(jié)合起來(lái)，同時(shí)引入現(xiàn)代科研的手段，增加了實(shí)驗(yàn)的直觀性和趣味性，增強(qiáng)了學(xué)生將基本理論用于解決實(shí)際問題的意識(shí)，提高了學(xué)生綜合思維能力和綜合應(yīng)用知識(shí)的能力。

3自組裝的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，為學(xué)生提供了充分發(fā)揮個(gè)性的平臺(tái)，學(xué)生能夠通過自主設(shè)計(jì)、按照自己的意愿組建實(shí)驗(yàn)光路；有利于培養(yǎng)學(xué)生的開拓精神和創(chuàng)新能力。

4科研性實(shí)驗(yàn)的開設(shè)，為學(xué)生提供了進(jìn)行科學(xué)研究的良好機(jī)會(huì)，使學(xué)生在科研方法、技能等方面得到了良好的訓(xùn)練。光學(xué)綜合儀的教學(xué)效果1通過實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的重新調(diào)整和組合，8(1)觀察雙縫干涉、單縫衍射、圓孔衍射條紋，并分析其特點(diǎn)和物理機(jī)制雙縫干涉單縫衍射圓孔衍射(1)觀察雙縫干涉、單縫衍射、圓孔衍射條紋，并分析雙縫干涉9用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與理論曲線擬合的方法確定實(shí)驗(yàn)參數(shù)雙縫干涉實(shí)驗(yàn)與理論擬合l0ab其中：back用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與理論曲線擬合的方法確定實(shí)驗(yàn)參數(shù)雙縫干涉實(shí)驗(yàn)與理論10(2)邁克耳孫干涉儀的調(diào)整和使用，分析雙光束干涉的特點(diǎn)和物理機(jī)制光學(xué)元件組裝示意圖等傾干涉等厚干涉(2)邁克耳孫干涉儀的調(diào)整和使用，分析雙光束干涉光學(xué)元件組11Michelson干涉儀實(shí)驗(yàn)與理論擬合He-Nex用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與理論曲線擬合的方法確定實(shí)驗(yàn)參數(shù)backMichelson干涉儀實(shí)驗(yàn)與理論擬合He-Nex用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)12(3)法布里泊羅干涉儀的調(diào)整和使用，分析多光束干涉的特點(diǎn)和物理機(jī)制光學(xué)元件組裝示意圖F-P干涉條紋雙縱模F-P干涉條紋單縱模(3)法布里泊羅干涉儀的調(diào)整和使用，分析多光束干涉光學(xué)元件13用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與理論曲線擬合的方法確定實(shí)驗(yàn)參數(shù)F-P干涉儀實(shí)驗(yàn)與理論擬合光源h其中：back用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與理論曲線擬合的方法確定實(shí)驗(yàn)參數(shù)F-P干涉儀實(shí)驗(yàn)14幾種分光器件的光譜分辨本領(lǐng)比較棱鏡(汞燈光譜)光柵分光(汞燈光譜)F-P標(biāo)準(zhǔn)具(He-Ne縱模間隔)579.07nm576.96nm546.07nm546nm578nmback幾種分光器件的光譜分辨本領(lǐng)比較棱鏡(汞燈光譜)光柵分光(汞燈15(5)偏振光的產(chǎn)生與鑒別以及橢圓偏振光的形狀確定起偏器??線偏光橢圓偏光檢偏器數(shù)據(jù)采集MNback(5)偏振光的產(chǎn)生與鑒別以及橢圓偏振光的形狀確定起偏器??16Mach-Zehnder干涉儀及其應(yīng)用測(cè)量空氣折射率隨壓強(qiáng)的變化：A：待測(cè)氣體樣品池，B：壓力測(cè)量用的U型管，C：壓力改變裝置。

實(shí)驗(yàn)得到的干涉條紋backMach-Zehnder干涉儀及其應(yīng)用測(cè)量空氣折射率隨壓強(qiáng)的17使用邁克耳遜干涉儀測(cè)量瞬時(shí)速度He-Nex使用邁克耳遜干涉儀測(cè)量瞬時(shí)速度He-Nex18使用邁克耳遜干涉儀測(cè)量瞬時(shí)速度由前面的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算各個(gè)時(shí)間段的瞬時(shí)數(shù)度，并作出速度變化曲線Δt根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以得到ΔS為一個(gè)波長(zhǎng)λ=632.8nmback使用邁克耳遜干涉儀測(cè)量瞬時(shí)速度由前面的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算各個(gè)時(shí)間19用F-P掃描標(biāo)準(zhǔn)具分析He-Ne激光的縱模結(jié)構(gòu)光電接收器He-Ne掃描標(biāo)準(zhǔn)具電壓掃描信號(hào)數(shù)據(jù)采集計(jì)算機(jī)F-P掃描標(biāo)準(zhǔn)具結(jié)構(gòu)示意圖He-Ne激光雙縱模結(jié)構(gòu)

He-Ne激光單縱模結(jié)構(gòu)

用F-P掃描標(biāo)準(zhǔn)具分析He-Ne激光的縱模結(jié)構(gòu)光電接收器He20氦氖激光器掃描標(biāo)準(zhǔn)具光電接收器計(jì)算機(jī)

音樂信號(hào)揚(yáng)聲器ItF-P可透射波長(zhǎng)激光波長(zhǎng)利用法布里-珀羅掃描標(biāo)準(zhǔn)具對(duì)光的調(diào)制作用進(jìn)行激光通信back氦氖激光器掃描標(biāo)準(zhǔn)具光電接收器計(jì)算機(jī)音樂信號(hào)揚(yáng)聲器I21電光效應(yīng)和電光調(diào)制不同偏壓、不同光強(qiáng)下的調(diào)制輸出起偏器??檢偏器數(shù)據(jù)采集電光晶體偏壓back電光效應(yīng)和電光調(diào)制不同偏壓、不同光強(qiáng)下的調(diào)制輸出起偏器??檢22光學(xué)綜合儀的教學(xué)實(shí)踐吉林大學(xué)物理學(xué)院王榮，康智慧，姜云，高錦岳光學(xué)綜合儀的教學(xué)實(shí)踐吉林大學(xué)物理學(xué)院王榮，康智慧，姜云，23三、光學(xué)綜合儀的教學(xué)實(shí)踐主要內(nèi)容一、實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的必要性二、光學(xué)綜合儀的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及設(shè)計(jì)理念三、光學(xué)綜合儀的教學(xué)實(shí)踐主要內(nèi)容一、實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的必要24一、實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的必要性1、實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革勢(shì)在必行綜合素質(zhì)創(chuàng)新精神實(shí)踐能力人才培養(yǎng)原有教學(xué)模式內(nèi)容單一形式呆板一、實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的必要性1、實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革勢(shì)在必行綜合素質(zhì)創(chuàng)新25教學(xué)改革表現(xiàn)在在以下幾個(gè)方面：傳授知識(shí)培養(yǎng)能力提高素質(zhì)教學(xué)理念基本實(shí)驗(yàn)綜合、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)研究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式低高基礎(chǔ)前沿接受知識(shí)培養(yǎng)綜合能力課程體系教師隊(duì)伍結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)教學(xué)科學(xué)研究理論教學(xué)啟發(fā)式研究式教學(xué)方法討論式教學(xué)改革表現(xiàn)在在以下幾個(gè)方面：傳授知識(shí)培養(yǎng)能力提高素質(zhì)教學(xué)理26二、光學(xué)綜合儀的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及設(shè)計(jì)理念光學(xué)綜合儀是一種組裝式的綜合型、研究型光學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。二、光學(xué)綜合儀的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及設(shè)計(jì)理念光學(xué)綜合儀是一種組裝式的綜27

編排了光學(xué)基本實(shí)驗(yàn)、綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和研究性實(shí)驗(yàn)的10個(gè)題目的實(shí)驗(yàn)?；緦?shí)驗(yàn)（5）光的偏振現(xiàn)象及其應(yīng)用實(shí)驗(yàn)

（1）干涉、衍射實(shí)驗(yàn)（圓孔衍射、單縫衍射、雙縫干涉及衍射光柵）（2）邁克耳孫干涉儀及其應(yīng)用實(shí)驗(yàn)（3）法布里-珀羅干涉儀及其應(yīng)用實(shí)驗(yàn)（4）比較三種分光器件的分光特性及其光譜分辨本領(lǐng)。三、光學(xué)綜合儀的教學(xué)實(shí)踐編排了光學(xué)基本實(shí)驗(yàn)、綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和研究性實(shí)驗(yàn)的1028綜合、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)（1）了解并組裝Mach-Zehnder干涉儀，觀測(cè)折射率隨氣體壓強(qiáng)、濃度的變化規(guī)律。（2）組裝邁克耳孫干涉儀并測(cè)量物體往返運(yùn)動(dòng)的頻率、瞬時(shí)速度等物理量研究性實(shí)驗(yàn)（1）利用法布里-珀羅掃描標(biāo)準(zhǔn)具對(duì)光的調(diào)制作用進(jìn)行激光通信。

（2）晶體的電光效應(yīng)和電光調(diào)制。（3）用法布里-珀羅標(biāo)準(zhǔn)具觀測(cè)半導(dǎo)體激光器的模式結(jié)構(gòu)，研究外腔反饋對(duì)激光器模式影響。綜合、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)（1）了解并組裝Mach-Zehnder干29光學(xué)綜合儀的教學(xué)效果

1通過實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的重新調(diào)整和組合，加深了學(xué)生對(duì)光學(xué)基本現(xiàn)象、規(guī)律的理解，同時(shí)，對(duì)物理光學(xué)的基本理論有了更全面、更深入的認(rèn)識(shí)和理解。

2將基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與應(yīng)用結(jié)合起來(lái)，同時(shí)引入現(xiàn)代科研的手段，增加了實(shí)驗(yàn)的直觀性和趣味性，增強(qiáng)了學(xué)生將基本理論用于解決實(shí)際問題的意識(shí)，提高了學(xué)生綜合思維能力和綜合應(yīng)用知識(shí)的能力。

3自組裝的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，為學(xué)生提供了充分發(fā)揮個(gè)性的平臺(tái)，學(xué)生能夠通過自主設(shè)計(jì)、按照自己的意愿組建實(shí)驗(yàn)光路；有利于培養(yǎng)學(xué)生的開拓精神和創(chuàng)新能力。

4科研性實(shí)驗(yàn)的開設(shè)，為學(xué)生提供了進(jìn)行科學(xué)研究的良好機(jī)會(huì)，使學(xué)生在科研方法、技能等方面得到了良好的訓(xùn)練。光學(xué)綜合儀的教學(xué)效果1通過實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的重新調(diào)整和組合，30(1)觀察雙縫干涉、單縫衍射、圓孔衍射條紋，并分析其特點(diǎn)和物理機(jī)制雙縫干涉單縫衍射圓孔衍射(1)觀察雙縫干涉、單縫衍射、圓孔衍射條紋，并分析雙縫干涉31用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與理論曲線擬合的方法確定實(shí)驗(yàn)參數(shù)雙縫干涉實(shí)驗(yàn)與理論擬合l0ab其中：back用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與理論曲線擬合的方法確定實(shí)驗(yàn)參數(shù)雙縫干涉實(shí)驗(yàn)與理論32(2)邁克耳孫干涉儀的調(diào)整和使用，分析雙光束干涉的特點(diǎn)和物理機(jī)制光學(xué)元件組裝示意圖等傾干涉等厚干涉(2)邁克耳孫干涉儀的調(diào)整和使用，分析雙光束干涉光學(xué)元件組33Michelson干涉儀實(shí)驗(yàn)與理論擬合He-Nex用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與理論曲線擬合的方法確定實(shí)驗(yàn)參數(shù)backMichelson干涉儀實(shí)驗(yàn)與理論擬合He-Nex用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)34(3)法布里泊羅干涉儀的調(diào)整和使用，分析多光束干涉的特點(diǎn)和物理機(jī)制光學(xué)元件組裝示意圖F-P干涉條紋雙縱模F-P干涉條紋單縱模(3)法布里泊羅干涉儀的調(diào)整和使用，分析多光束干涉光學(xué)元件35用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與理論曲線擬合的方法確定實(shí)驗(yàn)參數(shù)F-P干涉儀實(shí)驗(yàn)與理論擬合光源h其中：back用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與理論曲線擬合的方法確定實(shí)驗(yàn)參數(shù)F-P干涉儀實(shí)驗(yàn)36幾種分光器件的光譜分辨本領(lǐng)比較棱鏡(汞燈光譜)光柵分光(汞燈光譜)F-P標(biāo)準(zhǔn)具(He-Ne縱模間隔)579.07nm576.96nm546.07nm546nm578nmback幾種分光器件的光譜分辨本領(lǐng)比較棱鏡(汞燈光譜)光柵分光(汞燈37(5)偏振光的產(chǎn)生與鑒別以及橢圓偏振光的形狀確定起偏器??線偏光橢圓偏光檢偏器數(shù)據(jù)采集MNback(5)偏振光的產(chǎn)生與鑒別以及橢圓偏振光的形狀確定起偏器??38Mach-Zehnder干涉儀及其應(yīng)用測(cè)量空氣折射率隨壓強(qiáng)的變化：A：待測(cè)氣體樣品池，B：壓力測(cè)量用的U型管，C：壓力改變裝置。

實(shí)驗(yàn)得到的干涉條紋backMach-Zehnder干涉儀及其應(yīng)用測(cè)量空氣折射率隨壓強(qiáng)的39使用邁克耳遜干涉儀測(cè)量瞬時(shí)速度He-Nex使用邁克耳遜干涉儀測(cè)量瞬時(shí)速度He-Nex40使用邁克耳遜干涉儀測(cè)量瞬時(shí)速度由前面的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算各個(gè)時(shí)間段的瞬時(shí)數(shù)度，并作出速度變化曲線Δt根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以得到ΔS為一個(gè)波長(zhǎng)λ=632.8nmback使用邁克耳遜干涉儀測(cè)量瞬時(shí)速度由前面的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算各個(gè)時(shí)間41用F-P掃描標(biāo)準(zhǔn)具分析He-Ne激光的縱模結(jié)構(gòu)光電接收器He-Ne掃描標(biāo)準(zhǔn)具電壓掃描信號(hào)數(shù)據(jù)采集計(jì)算機(jī)F-