大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)講義 (1)(共37頁)

1、大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)(shyn)講義（草稿(cogo)）2010.8實(shí)驗(yàn)室功能(gngnng)介紹本實(shí)驗(yàn)室將全面支持同學(xué)們的大學(xué)物理課學(xué)習(xí)；本實(shí)驗(yàn)室為同學(xué)們提供了數(shù)十個(gè)定性或半定量實(shí)驗(yàn)。本實(shí)驗(yàn)室還為同學(xué)們提供了大量的趣味物理展品。實(shí)驗(yàn)和資料將幫助你理解物理概念,幫助你體會(huì)實(shí)驗(yàn)構(gòu)思(u s)的巧妙,幫助你把理論與實(shí)踐更好地結(jié)合起來,幫助你開闊知識(shí)視野?？傊菫榱藥椭阍缛粘刹牛”緦?shí)驗(yàn)室采取互動(dòng)方式教學(xué)，除了(ch le)觀察教師為你做的演示實(shí)驗(yàn)以外，你還可以選擇自己最感興趣的項(xiàng)目親自動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)；你可以利用導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)去學(xué)習(xí),去思考,去探索；你還可以在課外參加創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng),參加實(shí)驗(yàn)室建設(shè),發(fā)展自己的個(gè)性與

2、特長。興趣是最好(zu ho)的老師，在這個(gè)實(shí)驗(yàn)室的經(jīng)歷將會(huì)使你終生難忘!錐體上滾【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹浚?通過觀察與思考雙錐體沿斜面軌道上滾的現(xiàn)象，使學(xué)生加深了解在重力場中物體總是以降低重心，趨于穩(wěn)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。 2說明物體具有從勢能高的位置向勢能低的位置運(yùn)動(dòng)的趨勢，同時(shí)說明物體勢能和動(dòng)能的相互轉(zhuǎn)換?！緦?shí)驗(yàn)(shyn)儀器】：錐體(zhu t)上滾演示儀 圖1，錐體(zhu t)上滾演示儀【實(shí)驗(yàn)原理】：能量最低原理指出：物體或系統(tǒng)的能量總是自然趨向最低狀態(tài)。本實(shí)驗(yàn)中在低端的兩根導(dǎo)軌間距小，錐體停在此處重心被抬高了；相反，在高端兩根導(dǎo)軌較為分開，錐體在此處下陷，重心實(shí)際上降低了。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象仍然符合能量最低

3、原理。 【實(shí)驗(yàn)步驟】： 1將雙錐體置于導(dǎo)軌的高端，雙錐體并不下滾； 2將雙錐體置于導(dǎo)軌的低端，松手后雙錐體向高端滾去； 3重復(fù)第2步操作，仔細(xì)觀察雙錐體上滾的情況。 【注意事項(xiàng)】：1移動(dòng)錐體時(shí)要輕拿輕放，切勿將錐體掉落在地上。2錐體啟動(dòng)時(shí)位置(wi zhi)要正，防止它滾動(dòng)時(shí)摔下來造成變形或損壞。陀螺(tulu)進(jìn)動(dòng)【實(shí)驗(yàn)(shyn)目的】：演示旋轉(zhuǎn)剛體（車輪）在外力矩(l j)作用下的進(jìn)動(dòng)。【實(shí)驗(yàn)(shyn)儀器】：陀螺(tulu)進(jìn)動(dòng)儀圖2陀螺進(jìn)動(dòng)儀【實(shí)驗(yàn)原理】：陀螺轉(zhuǎn)動(dòng)起來具有角動(dòng)量L,當(dāng)其傾斜時(shí)受到一個(gè)垂直紙面向里的重力矩(rmg)作用,根據(jù)角動(dòng)量原理, 其方向也垂直紙面向里。 下一時(shí)

4、刻的角動(dòng)量L+L向斜后方,陀螺將不會(huì)倒下,而是作進(jìn)動(dòng)?！緦?shí)驗(yàn)步驟】：用力使陀螺快速轉(zhuǎn)動(dòng)，將其傾斜(qngxi)放在支架上，放手后陀螺不僅繞其自轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，而且自轉(zhuǎn)軸還會(huì)繞支架旋轉(zhuǎn)。這就是進(jìn)動(dòng)現(xiàn)象?！咀⒁馐马?xiàng)】：注意(zh y)保護(hù)陀螺，快要停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)用手接住,以免掉到地上摔壞。 彈性(tnxng)碰撞儀【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹浚貉菔镜荣|(zhì)量球的彈性(tnxng)碰撞過程，加深對(duì)動(dòng)量原理的理解。 演示(ynsh)彈性碰撞時(shí)能量的最大傳遞。 使學(xué)生對(duì)彈性碰撞過程中的動(dòng)量、能量(nngling)變化過程有更清晰的理解?！緦?shí)驗(yàn)儀器】：彈性碰撞儀 圖3，彈性碰撞儀【實(shí)驗(yàn)原理】：由動(dòng)量守恒和能量守恒原理可知：在理想情況下

5、，完全彈性碰撞的物理過程滿足動(dòng)量守恒和能量守恒。當(dāng)兩個(gè)等質(zhì)量剛性球彈性正碰時(shí)，它們將交換速度。多個(gè)小球碰撞時(shí)可以進(jìn)行類似的分析。事實(shí)上，由于小球間的碰撞并非理想的彈性碰撞，還是有能量損失的，故最后小球還是要靜止下來。 【實(shí)驗(yàn)步驟】： 1調(diào)整固定擺球的螺絲，盡量使擺球的中心處于同一直線上； 2拉起最左邊的一個(gè)擺球，釋放，讓其撞擊其它的擺球，可以觀察到最右側(cè)的一個(gè)球立即擺起，其振幅幾乎等于左邊小球的擺幅； 3同時(shí)拉起左側(cè)的兩個(gè)、三個(gè)或四個(gè)擺球，釋放，讓其撞擊剩余的擺球，可觀察到另一側(cè)相同(xin tn)數(shù)目的擺球立即擺起，其擺幅幾乎等于被拉起擺球的擺幅?！咀⒁馐马?xiàng)】：1隨時(shí)注意保持(boch)7個(gè)

6、擺球的球心處于同一直線上；2球的擺幅不要太大，否則效果(xiogu)反而不好；3. 不要用力拉球，以免懸線斷開。伯努利懸浮球【實(shí)驗(yàn)(shyn)目的】：了解伯努利原理及實(shí)驗(yàn)(shyn)現(xiàn)象【實(shí)驗(yàn)(shyn)儀器】：伯努利懸浮球 圖4伯努利懸浮球【實(shí)驗(yàn)原理】：據(jù)伯努利原理，單位質(zhì)量的流體的動(dòng)能（流速頭）、勢能（位置頭）和壓力能（壓力頭）的和在同一流線上為一定值。流體的流速大處，其壓強(qiáng)小，流速小時(shí)，其壓強(qiáng)大。 由此可知：當(dāng)球體靠近噴口時(shí)，由于噴流從球體上向下噴出，就造成球體上方的壓力低于下方的大氣壓力，由于兩者之間的壓差大于球體的重量，球體就被壓在（托舉在）噴口下方不被吹離?！緦?shí)驗(yàn)步驟】： 1打開氣

7、泵，觀察到氣流從喇叭噴出； 2拉起氣球至喇叭正下方，釋放，可以看球體就懸浮噴口下方不被吹離【注意事項(xiàng)】：1注意保護(hù)氣球的完好；2. 不要用力拉球，以免懸線斷開。傅科擺【實(shí)驗(yàn)(shyn)目的】：認(rèn)識(shí)非慣性(gunxng)平臺(tái)的各個(gè)組成部分； 通過(tnggu)傅科擺演示，觀察和理解地球的自傳規(guī)律。 【實(shí)驗(yàn)儀器】：傅科擺 圖5，傅科擺【實(shí)驗(yàn)原理】：傅科擺是法國物理學(xué)家傅科（J.B.L.Foucault）于1851年首先在巴黎萬神殿的圓拱屋頂下懸掛一個(gè)重28公斤的鉛球，掛線長67米的大單擺。發(fā)現(xiàn)在擺的過程中，擺動(dòng)平面不斷作順時(shí)針方向的偏轉(zhuǎn)，從而通過單擺擺動(dòng)平面的旋轉(zhuǎn)驗(yàn)證地球的自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。我國北京自然博

8、物館門口就有一個(gè)傅科擺。地球自西向東旋轉(zhuǎn)，其角速度的方向沿地軸指向北極（軸）。處于北半球某點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)物體速度為，那么該物體所受的科里奧利力的表達(dá)式為：科里奧利力的方向垂直于一個(gè)平面，這個(gè)平面是由和的方向所組成的平面，所以垂直于，使發(fā)生偏轉(zhuǎn)。傅科的演示(ynsh)直接證明了地球自西向東的自轉(zhuǎn)。在地球的兩級(jí)，傅科擺的擺動(dòng)平面小時(shí)轉(zhuǎn)一圈，而在赤道上，傅科擺沒有方向旋轉(zhuǎn)的現(xiàn)象；在兩極與赤道之間的區(qū)域，傅科擺方向的旋轉(zhuǎn)速度介于兩者之間。傅科擺在地球的不同地點(diǎn)旋轉(zhuǎn)的速度不同，說明了地球表面不同地點(diǎn)的線速度不同，因此，傅科擺還可以用于確定擺所處的維度。【實(shí)驗(yàn)(shyn)步驟】： 1將單擺拉開一定角度（不要超過

9、(chogu)底盤限定的范圍），使其在豎直平面內(nèi)擺動(dòng)； 2調(diào)節(jié)底盤上的定標(biāo)尺，使其方向與單擺的擺動(dòng)方向一致；3，經(jīng)過一段時(shí)間（大約1-2小時(shí)），觀察單擺的擺動(dòng)面與定標(biāo)尺方向的夾角（大約1020度）。【注意事項(xiàng)】：1單擺初始角度不要超出底盤的限定范圍；2. 應(yīng)避免用力拉球，以免擺線斷開。聲波(shn b)可見【實(shí)驗(yàn)(shyn)目的】：借助(jizh)視覺暫留演示聲波； 【實(shí)驗(yàn)儀器】：聲波可見演示儀圖6 聲波可見演示儀【實(shí)驗(yàn)原理】：不同長度，不同張力的弦振動(dòng)后形成的駐波基頻、協(xié)頻各不相同，即合成波形各不相同。本裝置產(chǎn)生的是橫波，可借助滾輪中黑白相間的條紋和人眼的視覺暫留作用將其顯示出來?！緦?shí)驗(yàn)步驟

10、】： 1將整個(gè)裝置豎直放穩(wěn)，用手轉(zhuǎn)動(dòng)滾輪；2依次撥動(dòng)四根琴弦，可觀察到不同長度，不同張力的弦線上出現(xiàn)不同基頻與協(xié)頻的駐波； 3重復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)滾輪，撥動(dòng)琴弦，觀察弦上的波形。【注意事項(xiàng)】： 1滾輪(gnln)轉(zhuǎn)速不必太高。 2撥動(dòng)琴弦切勿(qi w)用力過猛。環(huán)駐波演示(ynsh)實(shí)驗(yàn)【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹浚航柚v波演示儀觀察駐波，加深對(duì)駐波形成條件的理解。 【實(shí)驗(yàn)儀器】：環(huán)駐波演示儀圖7 環(huán)駐波演示儀【實(shí)驗(yàn)原理】：兩列頻率、振動(dòng)方向及振幅都相同的簡諧波，在同一直線上沿相反方向傳播時(shí)疊加形成駐波。駐波中既沒有相位的空間移動(dòng)，也沒有能量的定向傳播，各點(diǎn)均在自己的平衡位置附近作簡諧振動(dòng)。振幅最大處為波腹，振幅為零處

11、為波節(jié)。本實(shí)驗(yàn)是利用振子端點(diǎn)反射的波與該點(diǎn)傳出的入射波在環(huán)上疊加形成駐波。只有滿足圓弧的長度等于駐波半波長的整數(shù)倍時(shí)，才可在環(huán)上形成駐波。通過改變?nèi)肷洳ㄩL（改變信號(hào)源的頻率），可以形成不同波長的駐波?！緦?shí)驗(yàn)步驟】： 1首先將信號(hào)源控制振幅電壓輸出調(diào)至最低，打開電源。2適當(dāng)增大電壓值環(huán)平穩(wěn)振動(dòng)；然后調(diào)節(jié)頻率旋鈕，直到出現(xiàn)環(huán)駐波； 3緩慢改變信號(hào)源的頻率，使環(huán)上出現(xiàn)不同個(gè)數(shù)的波腹與波節(jié)，并使之保持穩(wěn)定；如果(rgu)波腹的幅度小，可適當(dāng)調(diào)高電壓；4重復(fù)(chngf)步驟2、3，多次進(jìn)行觀察?！咀⒁馐马?xiàng)】： 1實(shí)驗(yàn)(shyn)中輸出電壓不能太高，每次變化不能太大。 2為達(dá)到最佳效果，頻率與電壓需交替

12、配合調(diào)整，變化要緩慢。激光(jgung)李薩如圖形演示儀【實(shí)驗(yàn)(shyn)目的】：利用(lyng)光杠桿的原理，深入理解簡諧振動(dòng)、受迫振動(dòng)、共振以及二維同頻振動(dòng)合成?！緦?shí)驗(yàn)儀器】：激光李薩如圖形演示儀儀器結(jié)構(gòu)如下圖：圖8 激光李薩如圖形演示儀【實(shí)驗(yàn)原理】：激光李薩如圖形演示儀的激光束向左發(fā)射，面板下的機(jī)箱內(nèi)裝有低頻電壓信號(hào)發(fā)生源。振動(dòng)器1水平放置，代表X方向振動(dòng)；振動(dòng)器2垂直放置（部分振動(dòng)條穿入機(jī)箱內(nèi)），代表Y方向振動(dòng)，兩個(gè)振動(dòng)器中的振動(dòng)片分別由機(jī)箱內(nèi)低頻信號(hào)功率源驅(qū)動(dòng)，做受迫振動(dòng)。當(dāng)線圈通以交流電時(shí)，穿過線圈的振動(dòng)片被磁化，極性不斷變化，并于振動(dòng)片兩旁的磁體吸引、排斥，引起振動(dòng)，在受迫振動(dòng)中

13、，通過改變低頻率信號(hào)功率源的輸出頻率，實(shí)現(xiàn)振動(dòng)頻率的相互比率關(guān)系，反射激光束而形成李薩如圖形。 即：1當(dāng)兩個(gè)方向相互垂直(chuzh)、頻率成整數(shù)比的簡諧振動(dòng)疊加時(shí)，在屏幕上就會(huì)顯示李薩如圖形。2利用光杠桿原理可以(ky)使微小的振動(dòng)放大。【實(shí)驗(yàn)(shyn)步驟】： 1演示二維同頻振動(dòng)合成：激光李薩如圖形演示儀平放在桌上，激光照射在遠(yuǎn)處屏上，“X:Y轉(zhuǎn)換開關(guān)”選擇在“1：1”上，打開X方向振動(dòng)開關(guān)，演示X方向振動(dòng)；關(guān)閉X方向振動(dòng)開光，打開Y方向振動(dòng)開關(guān)，演示Y方向振動(dòng)，最后打開X、Y方向振動(dòng)開關(guān)，演示兩個(gè)相互垂直方向的簡諧振動(dòng)合成。 2演示二維不同頻，但兩者的頻率成證書比的振動(dòng)合成，“X:Y轉(zhuǎn)

14、換開關(guān)”分別選擇在“1：2” 、“2:3” 、“3：4”上，演示李薩如圖形，如要是圖形穩(wěn)定（相位差趨向定值），可調(diào)節(jié)Y頻率微調(diào)旋鈕。 【注意事項(xiàng)】： 在打開激光電源開關(guān)的情況下，不許用手直接接觸激光管的電極接線，以免觸電。雅格布天梯(tint)演示實(shí)驗(yàn)【實(shí)驗(yàn)(shyn)目的】：通過演示來了解氣體弧光(hgung)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(ynsh)高壓放電現(xiàn)象的一種裝置。

15、給存在一定距離的兩電極之間加上高壓，若兩電極間的電場達(dá)到(d do)空氣的擊穿電場時(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，因而場強(qiáng)大。其下端的(dund)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

16、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。【注意事項(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。能量(nngling)轉(zhuǎn)換輪演示實(shí)驗(yàn)【實(shí)驗(yàn)(shyn)目的】：驗(yàn)證能量(nngling)轉(zhuǎn)換與守恒定律。 【實(shí)驗(yàn)儀器】：能量轉(zhuǎn)換輪演示儀圖10 能量轉(zhuǎn)換輪演示儀【實(shí)驗(yàn)原理】：能量轉(zhuǎn)換輪演示了電能、磁能、機(jī)械能、光能之

17、間的相互轉(zhuǎn)化。給電磁鐵通電，電能經(jīng)電磁鐵轉(zhuǎn)換成磁能，即產(chǎn)生交變磁場，轉(zhuǎn)輪內(nèi)的磁鐵在該磁場的磁力作用下帶動(dòng)轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)，磁能又轉(zhuǎn)換成機(jī)械能； 而轉(zhuǎn)輪的旋轉(zhuǎn)使永久磁鐵的固定磁場運(yùn)動(dòng)起來，則又在左側(cè)的閉合線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，能量又被轉(zhuǎn)換成電能，并通過發(fā)光二極管變?yōu)楣饽堋?根據(jù)能量轉(zhuǎn)換與守恒定律，自然界的各種能量之間可以(ky)相互轉(zhuǎn)化、但總能量保持不變。本實(shí)驗(yàn)也遵循這一定律?！緦?shí)驗(yàn)(shyn)步驟】： 1打開箱體前面板上的開關(guān)，使圓盤(yun pn)右側(cè)鐵芯產(chǎn)生變化的磁場； 2輕輕轉(zhuǎn)動(dòng)大圓盤（圓盤上裝有許多永磁鐵）使其轉(zhuǎn)起來，經(jīng)過兩磁場的相互作用，圓盤越轉(zhuǎn)越快； 3觀察圓盤左側(cè)線圈中發(fā)光二極管的發(fā)光情況

18、； 4. 實(shí)驗(yàn)完畢，關(guān)掉電源。 【注意事項(xiàng)】： 因有一定的摩擦，因此，開始應(yīng)給一定的驅(qū)動(dòng)力； 易被磁化的物品應(yīng)遠(yuǎn)離儀器，如機(jī)械手表； 如果大圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)系統(tǒng)晃動(dòng)，請(qǐng)把底座墊平。大型閃電盤（輝光盤(un pn)）演示實(shí)驗(yàn)【實(shí)驗(yàn)(shyn)目的】：觀察(gunch)平板晶體中的高壓輝光放電現(xiàn)象?！緦?shí)驗(yàn)儀器】：大型閃電盤演示儀圖11 大型閃電盤演示儀【實(shí)驗(yàn)原理】：閃電盤是在兩層玻璃盤中密封了涂有熒光材料的玻璃珠，玻璃珠 充有稀薄的惰性氣體（如氬氣等）?？刂破髦杏幸粔K振蕩(zhndng)電路板，通過電源變換器，將12V低壓直流電轉(zhuǎn)變?yōu)楦邏焊哳l電壓加在電極上。通電后，振蕩電路產(chǎn)生高頻電壓電場，由于稀薄氣體

19、(qt)受到高頻電場的電離作用二產(chǎn)生紫外輻射，玻璃珠上的熒光材料受到紫外輻射激發(fā)二發(fā)出可見光，其顏色由玻璃珠上涂敷的熒光材料決定。由于電極上電壓很高，故所發(fā)生的光是一些輻射狀的輝光，絢麗多彩，光芒四射，在黑暗中非常好看?！緦?shí)驗(yàn)(shyn)步驟】：將閃電盤后控制器上的電位器調(diào)節(jié)到最小；插上220V電源，打開開關(guān)；調(diào)高電位器，觀察閃電盤上圖像變化，當(dāng)電壓超過一定域值后，盤上出現(xiàn)閃光；用手觸摸玻璃表面，觀察閃光隨手指移動(dòng)變化；緩慢調(diào)低電位器到閃光恰好消失，對(duì)閃電盤拍手或說話，觀察輝光歲聲音的變化?！咀⒁馐马?xiàng)】： 閃電盤為玻璃質(zhì)地，注意輕拿輕放；移動(dòng)閃電盤時(shí)請(qǐng)勿在控制器上用力，避免控制器與盤面連接斷裂

20、；閃電盤不可懸空吊掛。輝光球演示(ynsh)實(shí)驗(yàn)【實(shí)驗(yàn)(shyn)目的】：1. 探究低氣壓氣體在高頻(o pn)強(qiáng)電場中產(chǎn)生輝光的放電現(xiàn)象和原理。2 . 探究氣體分子激發(fā)，碰撞，復(fù)合的物理過程。【實(shí)驗(yàn)儀器】：輝光球演示儀圖12 輝光(hu un)球演示(ynsh)儀【實(shí)驗(yàn)(shyn)原理】：輝光球發(fā)光是低壓氣體（或叫稀疏氣體）在高頻強(qiáng)電場中的放電現(xiàn)象。玻璃球中央有一個(gè)黑色球狀電極。球的底部有一塊震蕩電路板，通電后，震蕩電路產(chǎn)生高頻電壓電場，由于球內(nèi)稀薄氣體受到高頻電場的電離作用而光芒四射。輝光球工作時(shí)，在球中央的電極周圍形成一個(gè)類似于點(diǎn)電荷的場。當(dāng)用手（人與大地相連）觸及球時(shí)，球周圍的電場、電

21、勢分布不再均勻?qū)ΨQ，故輝光在手指的周圍處變得更為明亮?！緦?shí)驗(yàn)步驟】：1. 打開電源開關(guān)，輝光球發(fā)光；2. 用指尖觸及輝光球，可見輝光在手指的周圍處變得更為明亮，產(chǎn)生的弧線順著手的觸摸移動(dòng)而游動(dòng)扭曲，隨手指移動(dòng)起舞?！咀⒁馐马?xiàng)】：不可敲擊輝光球體，以免打破玻璃。 HYPERLINK /p-49142254.html /p-49142254.html偏振光干涉(gnsh)演示實(shí)驗(yàn)【實(shí)驗(yàn)(shyn)目的】：學(xué)習(xí)(xux)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(gnsh)演示(ynsh)儀內(nèi)的圖案(t n)分兩種：（1）層數(shù)的薄膜疊制而成的蝴蝶、

22、飛機(jī)、花朵等圖案（中心厚，四邊?。?，薄膜內(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，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

23、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。【實(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(sci)也隨

24、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(wl)，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(xio xn)輕放，注意安全。普氏擺演示實(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(ynsh)儀【實(shí)驗(yàn)(shyn)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(gz)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

25、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。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(ynsh)儀【實(shí)驗(yàn)(shy

26、n)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)(y )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。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)(shyn)原理】：你看到的

27、這只玫瑰，其實(shí)是一朵玫瑰模型的影像，模型實(shí)物隱藏在展品的殼體里面，它是通過一個(gè)大凹面反光鏡成像在窗口(chungku)外的緣故。我們知道，一個(gè)物體放置在凹面反光鏡的二倍焦距附近，它的影像也在凹面反光鏡的二倍焦距附近，這是凹面反光鏡獨(dú)有的光學(xué)特性。凹面反光鏡不但在焦距之外能成明亮看得見的物體影像，而且在焦距處有很好的聚集作用。因此它廣泛地應(yīng)用在探照燈照明、太陽能利用及遙感天線和光學(xué)儀器中?！緦?shí)驗(yàn)(shyn)步驟】：接通電源，觀眾站到距展品米左右處，可看到一只清晰的玫瑰，當(dāng)你用手去摸時(shí)，卻沒摸到玫瑰。 溫差電磁鐵演示實(shí)驗(yàn)【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹浚和ㄟ^溫差電流的磁效應(yīng)來演示溫差電現(xiàn)象 【實(shí)驗(yàn)(shyn)儀器】：

28、溫差(wnch)電磁鐵演示(ynsh)儀圖16 溫差電磁鐵演示儀溫差電磁鐵演示儀由以下五部分組成： 溫差電磁鐵部分：它由U型電磁鐵鐵芯，溫差電偶和銜鐵組成。溫差電偶是由銅和康銅兩種材料制成。為了在一定的溫差下能夠產(chǎn)生較大的溫差電流，溫差電偶中的銅和康銅截面都比較粗。（銅和康銅之間是用銀銅焊接，很牢固，一端彎曲部分可以插入水杯中冷卻散熱。） 加熱與冷卻部分：用托架支撐的酒精燈，用來加熱熱電偶的一端，用托架支撐的盛水的燒杯，這是用來冷卻熱電偶的另一端。 銜鐵部分：通過細(xì)繩與重物相連接的溫差電磁鐵的銜鐵部分。當(dāng)電磁鐵中產(chǎn)生溫差電流，銜鐵被吸向U型電磁鐵兩極，形成閉合磁路，產(chǎn)生很大的磁通，牢牢地吸住銜

29、鐵。 與砝碼部分：這由砝碼托，砝碼，導(dǎo)向滑輪和繩組成。此部分用來顯示溫差電現(xiàn)象的大小。 5. 底座與支架部分：它是由底座，橫梁，支柱，直桿和托板組成。 【實(shí)驗(yàn)原理】：溫差電流的磁效應(yīng)。兩種不同的金屬構(gòu)成閉合回路，當(dāng)兩個(gè)接點(diǎn)分別處在不同溫度下時(shí)，回路內(nèi)便會(huì)產(chǎn)生溫差電流。溫差電磁鐵實(shí)驗(yàn)使用銅和康銅(kn tn)兩種金屬演示溫差電現(xiàn)象。用酒精燈和冷水形成溫差，產(chǎn)生的溫差電流將產(chǎn)生磁效應(yīng)。為了在一定的溫差下能夠得到較大的溫差電流，溫差電偶中的兩種材料都比較粗，鐵芯會(huì)使磁效應(yīng)大大增強(qiáng)?！咀⒁馐马?xiàng)】：加砝碼時(shí)用手扶銜鐵，以免拉力過大是銜鐵突然(trn)脫落。實(shí)驗(yàn)完畢，務(wù)必取下砝碼，以免(ymin)磁力小消

30、失，砝碼脫落毀壞物品。實(shí)驗(yàn)完畢，切記要熄滅酒精燈。調(diào)制(tiozh)【實(shí)驗(yàn)(shyn)目的】 通過(tnggu)調(diào)制實(shí)驗(yàn)了解信息光學(xué)中空間濾波的概念?！緦?shí)驗(yàn)儀器】 調(diào)制實(shí)驗(yàn)儀?！緦?shí)驗(yàn)原理】 調(diào)制就是以不同取向的光柵調(diào)制物平面上的不同部位，白光通過該圖像（物）后，將產(chǎn)生不同取向的彩色光譜，在頻譜面上利用空間濾波器讓所需要的顏色通過，可使像平面上相應(yīng)部位呈現(xiàn)不同的顏色。本實(shí)驗(yàn)中，物由三塊柵紋方向互成的光柵拼成一幅天空、房子和大地的圖像。 【實(shí)驗(yàn)步驟】1以溴鎢燈為光源，上述圖像為物，按下圖在光具座上布置光路。物放在聚光鏡后面，成像透鏡放在接近于頻譜面（即光源s像平面）的位置，它將物成像在屏上。這時(shí)在頻譜