物理演示實(shí)驗(yàn)電子教材

物理演示實(shí)驗(yàn)電子教材〔草稿〕侯曉強(qiáng)何豪2016.8實(shí)驗(yàn)室功能介紹本實(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)思的巧妙,幫助你把理論與實(shí)踐更好地結(jié)合起來(lái),幫助你開闊知識(shí)視野。總之是為了幫助你早日成才！本實(shí)驗(yàn)室采取互動(dòng)方式教學(xué)，除了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工程親自動(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)室建立,開展自己的個(gè)性與特長(zhǎng)。興趣是最好的教師，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(guò)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(chǎng)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(shuō)明物體具有從勢(shì)能高的位置向勢(shì)能低的位置運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，同時(shí)說(shuō)明物體勢(shì)能和動(dòng)能的相互轉(zhuǎn)換。【實(shí)驗(yàn)儀器】：錐體上滾演示儀圖1，錐體上滾演示儀【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原理?！緦?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?！究记绊氈浚?．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)位置要正，防止它滾動(dòng)時(shí)摔下來(lái)造成變形或損壞。陀螺進(jìn)動(dòng)【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹浚貉菔拘D(zhuǎn)剛體〔車輪〕在外力矩作用下的進(jìn)動(dòng)?！緦?shí)驗(yàn)儀器】：陀螺進(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(lái)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(r×mg)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)刻的角動(dòng)量L+△L向斜前方,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?！究记绊氈浚鹤⒁獗Ｗo(hù)陀螺，快要停頓轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)用手接住,以免掉到地上摔壞。彈性碰撞儀【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹浚貉菔镜荣|(zhì)量球的彈性碰撞過(guò)程，加深對(duì)動(dòng)量原理的理解。演示彈性碰撞時(shí)能量的最大傳遞。使學(xué)生對(duì)彈性碰撞過(guò)程中的動(dòng)量、能量變化過(guò)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，完全彈性碰撞的物理過(guò)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)展類似的分析。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(lái)。【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)一樣數(shù)目的擺球立即擺起，其擺幅幾乎等于被拉起擺球的擺幅?！究记绊氈浚?．隨時(shí)注意保持7個(gè)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)?zāi)康摹浚毫私獠砑皩?shí)驗(yàn)現(xiàn)象【實(shí)驗(yàn)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(shì)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．翻開氣泵，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【考前須知】：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)?zāi)康摹浚赫J(rèn)識(shí)非慣性平臺(tái)的各個(gè)組成局部；通過(guò)傅科擺演示，觀察和理解地球的自傳規(guī)律?！緦?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(guó)物理學(xué)家傅科〔J.B.L.Foucault〕于1851年首先在巴黎萬(wàn)神殿的圓拱屋頂下懸掛一個(gè)重28公斤的鉛球，掛線長(zhǎng)67米的大單擺。發(fā)現(xiàn)在擺的過(guò)程中，擺動(dòng)平面不斷作順時(shí)針?lè)较虻钠D(zhuǎn)，從而通過(guò)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(guó)自然博物館門口就有一個(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*點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)物體速度為，則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(shuō)明了地球外表不同地點(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)步驟】：1．將單擺拉開一定角度〔不要超過(guò)底盤限定的圍〕，使其在豎直平面擺動(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(guò)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10——20度〕?！究记绊氈浚?．單擺初始角度不要超出底盤的限定圍；2.應(yīng)防止用力拉球，以免擺線斷開。聲波可見【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹浚航柚曈X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(zhǎng)度，不同力的弦振動(dòng)后形成的駐波基頻、協(xié)頻各不一樣，即合成波形各不一樣。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(lái)?！緦?shí)驗(yàn)步驟】：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(zhǎng)度，不同力的弦線上出現(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?！究记绊氈浚?．滾輪轉(zhuǎn)速不必太高。2．撥動(dòng)琴弦切勿用力過(guò)猛。環(huán)駐波演示實(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)方向及振幅都一樣的簡(jiǎn)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(jiǎn)諧振動(dòng)。振幅最大處為波腹，振幅為零處為波節(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(zhǎng)度等于駐波半波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí)，才可在環(huán)上形成駐波。通過(guò)改變?nèi)肷洳ㄩL(zhǎng)〔改變信號(hào)源的頻率〕，可以形成不同波長(zhǎng)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，翻開電源。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；如果波腹的幅度小，可適當(dāng)調(diào)高電壓；4．重復(fù)步驟2、3，屢次進(jìn)展觀察?！究记绊氈浚?．實(shí)驗(yàn)中輸出電壓不能太高，每次變化不能太大。2．為到達(dá)最正確效果，頻率與電壓需交替配合調(diào)整，變化要緩慢。激光薩如圖形演示儀【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹浚豪霉飧軛U的原理，深入理解簡(jiǎn)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】：激光薩如圖形演示儀儀器構(gòu)造如下列圖：圖8激光薩如圖形演示儀【實(shí)驗(yàn)原理】：激光薩如圖形演示儀的激光束向左發(fā)射，面板下的機(jī)箱裝有低頻電壓信號(hào)發(fā)生源。振動(dòng)器1水平放置，代表*方向振動(dòng)；振動(dòng)器2垂直放置〔局部振動(dòng)條穿入機(jī)箱〕，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(guò)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，通過(guò)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，反射激光束而形成薩如圖形。即：1．當(dāng)兩個(gè)方向相互垂直、頻率成整數(shù)比的簡(jiǎn)諧振動(dòng)疊加時(shí)，在屏幕上就會(huì)顯示薩如圖形。2．利用光杠桿原理可以使微小的振動(dòng)放大?！緦?shí)驗(yàn)步驟】：1．演示二維同頻振動(dòng)合成：激光薩如圖形演示儀平放在桌上，激光照射在遠(yuǎn)處屏上，“*:Y轉(zhuǎn)換開關(guān)〞選擇在“1：1〞上，翻開*方向振動(dòng)開關(guān)，演示*方向振動(dòng)；關(guān)閉*方向振動(dòng)開光，翻開Y方向振動(dòng)開關(guān)，演示Y方向振動(dòng)，最后翻開*、Y方向振動(dòng)開關(guān)，演示兩個(gè)相互垂直方向的簡(jiǎn)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，“*:Y轉(zhuǎn)換開關(guān)〞分別選擇在“1：2〞、“2:3〞、“3：4〞上，演示薩如圖形，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。【考前須知】：在翻開激光電源開關(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。雅格布天梯演示實(shí)驗(yàn)【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹浚和ㄟ^(guò)演示來(lái)了解氣體弧光放電的原理?！緦?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(wú)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，假設(shè)兩電極間的電場(chǎng)到達(dá)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(guò)大，使極間場(chǎng)強(qiáng)太小缺乏以擊穿空氣，電極提供的能量缺乏以補(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】：翻開電源開關(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?！究记绊氈浚?．千萬(wàn)做好平安防護(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(guò)長(zhǎng)，一般不超過(guò)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)前方可繼續(xù)演示。能量轉(zhuǎn)換輪演示實(shí)驗(yàn)【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹浚候?yàn)證能量轉(zhuǎn)換與守恒定律?！緦?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(chǎng)，轉(zhuǎn)輪的磁鐵在該磁場(chǎng)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(chǎng)運(yùn)動(dòng)起來(lái)，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(guò)發(fā)光二極管變?yōu)楣饽?。根?jù)能量轉(zhuǎn)換與守恒定律，自然界的各種能量之間可以相互轉(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)步驟】：

1．翻開箱體前面板上的開關(guān)，使圓盤右側(cè)鐵芯產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)；

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(lái)，經(jīng)過(guò)兩磁場(chǎng)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；

4.實(shí)驗(yàn)完畢，關(guān)掉電源。【考前須知】：因有一定的摩擦，因此，開場(chǎng)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〕演示實(shí)驗(yàn)【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹浚河^察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振蕩電路板，通過(guò)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(chǎng)，由于稀薄氣體受到高頻電場(chǎng)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，光輝四射，在黑暗中非常好看?！緦?shí)驗(yàn)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，翻開開關(guān)；調(diào)高電位器，觀察閃電盤上圖像變化，當(dāng)電壓超過(guò)一定域值后，盤上出現(xiàn)閃光；用手觸摸玻璃外表，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(shuō)話，觀察輝光歲聲音的變化?！究记绊氈浚洪W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，防止控制器與盤面連接斷裂；閃電盤不可懸空吊掛。輝光球演示實(shí)驗(yàn)【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹浚?.探究低氣壓氣體在高頻強(qiáng)電場(chǎng)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(guò)程?！緦?shí)驗(yàn)儀器】：輝光球演示儀圖12輝光球演示儀【實(shí)驗(yàn)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(chǎng)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(chǎng)，由于球稀薄氣體受到高頻電場(chǎng)的電離作用而光輝四射。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(chǎng)。當(dāng)用手〔人與相連〕觸及球時(shí)，球周圍的電場(chǎng)、電勢(shì)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.翻開電源開關(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?！究记绊氈浚翰豢汕脫糨x光球體，以免打破玻璃。偏振光干預(yù)演示實(shí)驗(yàn)【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹浚簩W(xué)習(xí)偏振光干預(yù)原理?！緦?shí)驗(yàn)儀器】：偏振光干預(yù)演示儀圖13偏振光干預(yù)演示儀【實(shí)驗(yàn)原理】：偏振光干預(yù)演示儀的圖案分兩種：〔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，四邊薄〕，薄膜部的剩余應(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，但部存在著非均勻分布的剩余應(yīng)力。白光光源發(fā)出的光透過(guò)第一個(gè)偏振片后變成線偏振光。線偏振光通過(guò)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(guò)最外層的偏振片后成為相干光，發(fā)生偏振光干預(yù)。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(zhǎng)的光干預(yù)后的強(qiáng)度均隨厚度而變化，故干預(yù)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)生的光程差主要與剩余應(yīng)力分布有光，各波長(zhǎng)的光干預(yù)后的強(qiáng)度隨應(yīng)力分布而變，則干預(yù)后呈現(xiàn)與應(yīng)力分布對(duì)應(yīng)的不規(guī)則彩色條紋。條紋密集的地方是剩余應(yīng)力比擬集中的地方。U形尺的干預(yù)條紋類似于三角板和曲線板，區(qū)別在于這里的應(yīng)力不是剩余應(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。利用偏振光的干預(yù)，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(zhǎng)的光干預(yù)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的兩種圖案，看到它們都是由無(wú)色透明的材料制成，原樣放回；2.翻開光源，這時(shí)立即觀察到視場(chǎng)中各種圖案偏振光干預(yù)的彩色條紋；3.旋轉(zhuǎn)面板上的旋鈕，觀察干預(yù)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?！究记绊氈浚喝〔Ａ残⌒妮p放，注意平安。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。

【考前須知】：

1.擺球的擺動(dòng)平面盡量在兩排金屬桿的中間，防止與金屬桿相碰；

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^(guò)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(guò)程。在分形中，每一組成局部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(wú)限的細(xì)致性。即無(wú)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(lái)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)展屢次反射，構(gòu)成一個(gè)復(fù)雜圖像，表達(dá)分形的根本概念?！緦?shí)驗(yàn)步驟】：翻開電源即可觀察到由多個(gè)一樣圖案構(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)原理】：你看到的這只玫瑰，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(guò)一個(gè)大凹面反光鏡成像在窗口外的緣故。我們知道，