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     

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…     

阶梯双缝衍射实验

阶梯双缝衍射实验杨枫（东北师范大学物理系）倪绍发（白城林业学校）对于普通的双缝衍射实验，众所周知，用单色光做光源产生的衍射图样是对称分布的亮暗条纹，并且中央总是亮条纹．用阶梯双缝进行衍射实验却得到不同的衍射图样．一、阶梯双缝的制作阶梯双缝是用三块等厚...     

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     

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。     

单缝光强分布的演示

以前学生观察单缝衍射时,往往是让学生手拿单缝,在适当距离处,面对一单丝灯光源,使缝与灯丝平行,通过狭缝观察衍射花样.或用氦氖激光器直接投射到狭缝上,在狭缝后面放置一透镜,于透镜的焦平面上放置屏幕,来观察明暗交替的衍射花样.为了让学生直接看到单缝衍射的光强分布曲线:我们研制了如下装置:     

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…     

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。     

阐明波的干涉原理的方法

就目前中学实验室的条件来说,演示波的干涉的干涉图样,如演示水波的干涉图样,或演示光的双缝干涉图样,是毫无困难的。因此学生对于干涉图样的直觉形象是明析无误的,但是,在阐明波的干涉原理的教学过程中,师生都会感到困难和抽象。 阐明波的干涉原理的关键,不仅在于空间某一位置相对于相干波源的波程差,更重要的是这一位置上两波叠加的动态变化。教师的困难在于无法形象地表明波程差与波长的关系,无法形象地表明动态过程,学生的困难在于只看到了静态的干涉图象,难以过渡为动态思维。     

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。     

非线性耦合KdV方程组的精确解

利用符号计算软件Mathematica,运用齐次平衡原则求解非线性耦合Kd V方程组,得到了该方程的精确行波解.     

Mathematica在中学数学教学及建模中的应用

在中学数学教学实践中介绍数学软件Mathematica的知识及其应用,可以丰富中学数学教学内容,激发学生学习数学的兴趣,帮助学生提高对数学的理解能力、动手能力,同时对培养学生的科研实践能力也具有现实意义.     

从光的衍射看光的直线传播及像质问题

光的衍射有近场衍射和远场衍射两种情形.近场衍射如小孔成像,当孔的尺寸比较大时,光线沿着直线传播,当孔小到一定程度,光线偏离了直线传播发生衍射,孔越小,衍射越显著,物体的几何像失去了清晰的轮廓,而且在边缘附近出现一系列明暗相间的条纹,从而影响了成像的质量;远场衍射如望远镜、显微镜,在物镜的像面上形成的几何像点由于衍射效应变成了一系列的衍射斑,衍射斑重叠越多,像越不清晰,严重影响了成像的质量,使得光学成像仪器的像分辨本领也有了限制.     

斜入射条件下平面光栅的光栅方程研究

分析和讨论了光波在一般斜入射条件下光栅平面内的相位分布,通过理论分析及数学推导,得到一般斜入射条件下光栅的光栅方程。这个光栅方程不仅可以解释常见《光学》课程理论与实验教科书中光波在垂直入射以及特殊斜入射条件下透过光栅时的衍射现象,也可以解释光波在一般斜入射条件下透过光栅时的所有衍射现象,是对常见《光学》理论和实验教科书中平面光栅衍射理论及实验原理的进一步补充和完善。     

分析三角孔光栅的衍射场

为了研究三角孔光栅的衍射场,采用波前相因子判断法,得出三角孔衍射场所含基元成份.根据惠更斯-菲涅耳原理,推导出像面上的振幅分布公式及像面上的光强分布公式.并利用数值模拟的方法得出三角孔的衍射图样.结果表明,在验证衍射理论的同时,还拓展了衍射的概念,为深入理解光的衍射提供理论基础.     

不规则形状粒子Fraunhofer衍射计算

讨论了半透明不规则形状粒子Fraunhofer衍射积分的计算问题.借助于标量Kirchhoff理论,推导出关于衍射的3种新的相互等价的1D围线积分形式,直接摆脱了通常2D面积分中繁琐的区域划分的束缚.在此基础上求得投影截面为任意多角形粒子衍射的解析结果.     

用相因子判断法分析双缝的衍射场

用波前相因子判断法并考虑到孔径的影响分析双缝的衍射场。得出衍射场波前函数,像面衍射场的振幅和光强公式,并用数值模拟出像面衍射场振幅和光强分布,最后得出中央主极大的半角宽度。本研究为双缝衍射提供了一种新的分析方法。     

倾斜界面绕射波时距曲线特征及其应用

根据几何地震学原理推导了倾斜界面情况下的绕射波时距曲线方程,采用2种方法证明倾斜界面反射波与绕射波交点位置解的存在性及其唯一性.理论分析表明,倾斜界面绕射波时距曲线仍具有双曲线特征,且最小旅行时点的位置始终在绕射点正上方,与地层倾角等因素无关,是水平界面情况的一般形式.定性和定量研究了交点坐标趋向于无穷大时的临界参数计算公式,数值实例验证了这一结论.采用实际地震资料指出了常规地震容易导致的解释误区.     

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.     

不同电波传播模式的传输损耗比较

分析了电波的地波绕射传播、视距传播、散射传播和波导传播等四种传播模式,根据ITU-R和GZB建议的模型分别计算了各传播模式的基本传输损耗。结果表明在近海面环境下X波段电波的绕射传播不是最优的传播模式。利用抛物型方程计算得到的蒸发波导中电波传输损耗结果,对比可得:抛物型方程的数值结果与G ZB建议模型的结果一致,而稍小于ITU-R建议模型的结果。