物理学生实验设计—光学实验（五）

五、物理光学实验1.观察光的衍射现象现行教材中列入的课题是观察单缝衍射现象。给出的方法是 ,用游标卡尺的两个测脚构成单链 ,放在眼睛前面 ,去看一个线光源。可以用日光灯作为光源 ,应当让它距离观察者远些 ,例如 2米以外 ,或者在灯管外面包上黑线 ,只留一条窄的直缝射出光线。观察时卡尺的两个外径测脚之间的缝要和线光源平行 ,将缝宽由1毫米逐渐减小到 0 .1毫米 ,看在什么条件下能观察到衍射现象 ,以及缝宽对衍射现象的影响。注意 :两个测脚相对的部分不是锋利的刀刃 ,而是非常光洁的平面 ,这两个平面上都能够形成光源的虚像 ,当其中任…     

矩孔尺寸对夫琅禾费衍射图样的影响

利用Matlab软件编程分析了夫琅禾费单缝衍射的光强分布特征,通过基尔霍夫公式,模拟了夫琅禾费矩孔衍射图样的强度分布,通过改变矩孔的大小,观察矩孔衍射图样的相应变化,得出衍射图样与矩孔的尺寸变化之间的关系.孔径越小,衍射范围越大,衍射条纹宽度越宽,衍射现象越明显,但条纹亮度越暗,当矩孔尺寸小到一定尺度,矩孔衍射结果和单缝衍射结果一致,表明可以将单缝衍射看做是矩孔衍射的一个特例.     

光的干涉、衍射演示实验装置的设计和制作

在高中物理中，有关光的衍射及干涉实验是证明光具有波动性的最重要实验。目前大部分学校实验室只能做两个传统的学生实验：一个是“用卡尺观察光的衍射现象”，另一个是在光具座上的遮光筒里“观察双缝干涉、单缝衍射现象”。这两个实验都只能作为学生实验，实验现象只能由学生本人观察到，不能作为课堂演示实验和教师解说介绍用。虽然在近年来出版的各类物理教学杂志中也介绍了诸如“泊松亮斑”之类的一些自制教具，但效果并不十分理想，且大部分不能做为教师课堂演示实验讲解用。     

双缝干涉单缝衍射观察仪的设计和使用

根据国家教育委员会颁布的《中学理科教学仪器和电教器材配备目录》中规定的品种,以及中学物理乙种本对实验内容的要求,我们吸取了J2515型双缝干涉实验仪的优点,听取了部分中学物理教师的意见.为中学物理乙种本中学生实验《观察双缝干涉现象》所用的仪器,进行了重新设计,定名为双缝干涉、单缝衍射观察仪.以适应多层次多学科的教学需要.     

用光栅分光计研究光谱

衍射光栅是利用多缝衍射原理使各种频率(波长)的光分开的色散元件。它是由刻在玻璃(或金属)片表面上的许多等距离、等宽度的平行狭缝(刻线)构成的。衍射光栅可分为透射光栅和反射式光栅。图1光路为透射式光栅衍射原理示意图。     

“光的衍射”现象的课堂演示

现行高二物理教材对“光的衍射”现象所安排的实验是一个学生实验（用游标卡尺观察日光灯管），教师在课堂上没有演示实验，只有几幅衍射图样可供使用。今年，我校结合自己的实际，对此进行了改革，搞了一个可供教师在课堂上使用的演示实验。下面谈谈我们的具体做法。［器材准备］　市售镭射光玩具小手电筒一只，如图一（照片）所示（镭射光的单色性、强度、平行性都优于一般光源）；自制的狭缝（在一张硬黑纸片上用刻刀每隔１厘米，刻一条狭缝，缝宽分别为４、３、２、１、０．５ｍｍ）档板和圆孔（直径分别为：４、３、２、１、０．５ｍｍ…     

运用Mathematica描绘光的多缝衍射图样

运用Mathematica数学软件描绘多缝衍射的图样,所得图样与实验结果吻合较好.该实验演示有助于学生理解多缝衍射的特点,是光学教学手段的有益补充.     

用孔、缝纸屏作光的干涉衍射实验

高中物理讲授“光的本性”时,需要让学生实验观察光的干涉、衍射现象。这些实验,大部分可在“J2508光的干涉、衍射、偏振仪”上进行。该仪器除不能做圆孔衍射实验外,其它几个实验的效果不错。但实验须在暗室中进行,而且学生只能逐个地轮流观察,较费时间。由于学生的初次观察能力一般不太锐敏,不少学生觉得还未看个仔细,就匆匆离开观察筒,总有点心欠满足。此外,有些学校没有暗室,或者根本就没有这个仪器,就更使这些实验无法进行。笔者从实践中发现,用牛皮纸制成的孔屏、缝屏,作光的干涉、衍射实验,不仅取材容易、制作简便,而且效果很好。实…     

白光的色散与合成演示器

白光的色散与合成演示器的主要部件,是两块顶角相等的三棱镜及棱镜台.它与J2508型光的干涉、衍射、偏振实验演示器配套使用时,有两只缝宽分别为1.5mm和2.5mm左右的狭缝;将它装在J2507型光具座上进行实验时,配备有线光源灯及灯座.实验方法1.演示白光的色散如在J2508型光的干涉、衍射、偏振演示器的光具座上进行实验,仪器装置的光路如图1所示.光源及光屏用J2508型仪器     

对水波衍射实验的改进

原水波衍射实验是这样的:在水槽中激起水波,通过逐步缩小槽中障碍物(或狭缝)的尺寸,直到宽度达到一定值或更小值时,才出现了衍射现象,并据此得出产生衍射的条件:“障碍物(或狭缝)的宽度比波长小,或者与波长相差不多时,就能产生衍射现象。”而波长是多少?如何知道产生衍射时那个宽度就与波长差不多或更小?这些问题并不明确,因而结论也显得本末倒置和过于主观武断了。由此可见,要想得到衍射条件,应先测波长,再观衍射。为此,笔者对该实验做了改进,方法如下:1.器材(1)自制电动振子。在打点计时器的振动片上安装一个铁丝作为振动臂,在其自由端固…     

观察光衍射的实验

让学生观察好光的干涉和衍射现象,是使学生识识光具有波动性的基础。但一般中学所用的J2508型光的干涉衍射偏振演示仪,因其视野小,在课堂演示时,难于让全班学生都观察好光的衍射观象。本文介绍的让学生自己动手做的简易实验,由于取材容易、     

衍射的基本理论及其应用

本文根据惠更斯—菲涅耳原理,探讨了在斜入射条件下,夫琅和费单缝与双缝衍射、反射光栅与透射光栅的衍射,并较完整地讨论了夫琅和费圆孔衍射。     

利用小孔对板进行双缝干涉实验

现行中学物理教材中“利用双缝干涉测定光波的波长”的学生实验,其装置如图1所示,光源1发出的光经滤光片合2成如单色光,单色光通过单缝3后,经双缝4在屏5上产生干涉条纹.其中单缝的作用是保证落在双缝上的两部分光具有相同的频率和恒定的位相差.     

透镜成像教学初探

“应试教育”转向素质教育 ,要求教师既要把学生从题海中解放出来 ,又要让学生全面扎实掌握基础知识 ,进而培养创新能力。教师在教学中必须具有创新意识和探索精神。下面就透镜成像情况谈我在教学中的一点尝试 ,以期收到抛砖引玉的效果。现行《高中物理教学大纲》 ,不要求学生利用透镜成像公式进行定量计算 ,那么定性研究透镜成像规律就变得尤为重要了。我在教学中采取了先分组实验 ,然后利用透镜成像公式进行定性讨论 ,最后归纳得出结论的教学方法。具体作法如下 :实验前引导学生讨论透镜成像是折射成像。所以成实像时 ,像与物在透镜异侧 ,…     

将分光计改为小型摄谱议

小型摄谱仪价格贵,且由于较精密,实验时学生动手的部位较少.我们将杭州光学仪器厂生产的JJY型1(?)分光计改装为小型摄谱仪,扩大了仪器的使用范围,节约了资金,又可基本达到实验的目的.一、改装方法1.狭缝:原有狭缝因不好加光阑拍比较光谱,且刀口平整度也不够,故改用自制狭缝.结构如图1所示.图中1为铜套筒;2     

用汽车反光贴观察干涉与衍射图像

利用J2513型激光光学演示仪演示干涉与衍射图像时往往需要在黑暗中进行,即使在阴天光照较暗的环境中,使用光栅也只能观察到零级和一级明条纹,给教学尤其是演示实验带来不便。为了在光照充足的环境下观察干涉与衍射图像,不少教师采用J2515型双缝干涉实验仪来演示此实验：用摄像头把干涉或衍射条纹信号送入计算机,再投影到屏幕上。这样做节约了教学时间,学生无须挨个从观察孔中观看干涉条纹。     

一种利用先验信息的可见光域相干衍射成像方法

提出一种可见光域的相干衍射成像方法.该方法在待测样品面引入一个已知的标准物体作为先验信息,并通过控制激光光束的照明范围得到2幅不同输入信息下的衍射图.依据这2幅衍射图和已知的先验信息,使用本文提出的相位恢复算法,在计算机数值模拟和光学实验中重建待测样品的复振幅信息.该方法仅需2幅衍射图即可进行无透镜成像,因此其成像过程较为简便,具有一定的实用价值.     

在探究中生成在生成中渗透情感教育——《研究透镜》教学片断反思

1背景引言《研究透镜》一课的预期学习目标主要是让学生通过学习,知道光线从一种物质进入另一种透明物质时,传播的方向会在交界处发生弯折,发现凸透镜和凹透镜的不同特点和作用,培养学生研究科学的一些兴趣。2情境描述在学生将要探究凸透镜的聚光作用时,借着秋高气爽的天气,我让学生到操场上去每四人一组,每组一个放大镜,亲自做一下实验。在开始后的巡回观察中,我发现有的小组用放大镜把光聚在了白纸上,有的小组把光聚在了枯草上,有的小组把光聚在了带来的塑料小棒上……一会儿就传来了学生兴奋的声音:“干草烧起来了”、“老师,白纸被烧成…     

双缝干涉实验仪的调试技巧

用双缝干涉测光的波长是现行人教版高中物理教材的一个学生分组实验,旨在使学生通过实验加深对光的干涉现象的认识,并掌握用双缝干涉测量单色光波长的方法。该实验是利用双缝干涉实验仪来完成的。实验中要想获得清晰的干涉条纹图样,需要掌握一定的调试技巧。根据笔者的经验,实验中除了要满足一般条件,即光源、单缝、双缝和光屏、测量头共轴,单缝和双缝应呈竖直方向且互相平行,遮光筒的轴线要与光具座导轨基本平     

也谈“泊松亮斑”实验

高中物理 (人教版必修本 )第二册“光的衍射”一节中的“泊松亮斑”实验 ,是本节三个实验中最难做的实验。有关该实验的方案 ,已有不少刊物发表过。纵观这些实验方案 ,不难发现 ,有的不明显 ,有的易出现干扰因素。例如 :①在透明胶片上撒墨水 ,易产生中心有孔的嫌疑 ;②在透镜中间沾上小钢珠 ,易与透镜对光的偏折相混 ,产生思维干扰。这些都不利于学生理解“泊松亮斑”这一有趣而又奇特现象的产生过程。笔者根据多年的教学实践 ,设计了一套操作简便 ,效果明显的实验方案。1　实验器材图 1①光源 :ＪＧＱ -2 5 0氦氖激光器。②不透明圆板 :直…