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时间:2018-10-31
《高中光学部分创新实验改编》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、光学部分创新实验的设计与应用实验一:光的色散实验演示改进(1)、实验仪器三棱镜、幻灯机、带有宽约5毫米,长约5厘米的狭缝的不透光的硬纸板,木块。(2)、演示方法启动幻灯机,将带有狭缝的纸板放在投影仪上,只有一朿白光从狭疑射,作适当调节,以便演示。将棱镜的底面朝下,并调整白光的入射角度。使光经折射后投影到屏上,并出现了光的色散现象。(3)、演示效果学生注意观察各色光的排列顺序,光的颜色红橙黄绿蓝靛紫(如阁2)所示。(4)、问题思考:如果将三棱镜的底面朝上,会有什么现象?调节幻灯机上的平面镜,将通过狭缝的A光反射到较低的位置,问学生:若要使这束光折射到屏上,三棱镜的底面应该朝向哪里?学生会回答
2、:底面朝上。又问:此时光谱的红色。紫色的位置分别的哪里?学生经过思考会回答:紫光在上,经在下。于是将棱境的底面朝上并调整白光的入射角度。使光经折射后投影到屏上,出现了光的色散现象,并证实了学生的回答是正确的。在投影演示中,同学们通过对光的色散的观察、思考和再证实,加深了棱镜在改变光的传播方向的作用的理解,对光的色散有了进一步的认识,升华了本节课的教学目的。实验二、小孔成像演示的改进(1)、实验仪器带小孔的光屏、幻灯机(改装)、挖空一只蜡烛形状的不透光的硬纸板,光具座。(2)、演示方法启动幻灯机,将挖有蜡烛形状的纸板贴在幻灯机上,并立起來(如图1)所示,对着带小孔的光屏照射,光具座上的另一个
3、玻璃光屏就出现了缩小倒立的像,如果在远处放一个大的屏幕,就会出现放大的倒立的像。(3)、演示效果:小孔所成的像可大可小,而且总是倒立的。(如图4、图5)(4)、问题思考:①如果将小孔换成别的形状(如三角形或不规则形状),会有不同的现象吗?②媒体介绍小孔成像的历史背景,进行科学教育史教育。③小孔成像的原理是什么?小孔的直径到底多大才能成像,为何大的孔无法成像?困1的2实验三:光速测量实验从16世纪伽利略第一次尝试测量光速以来,各个时期人们都采用最先进的技术来测量光速。现在,光在一定时间中走过的距离己经成为一切长度测量的单位标准,即“米的长度等于真空中光在1/299792458秒的吋间间隔中所
4、传播的距离。”光速也己直接用于距离测量,在国民经济建设和国防事业上大显身手,光的速度又与天文学密切相关,光速还是物理学屮一个重要的基本常数,许多其它常数都与它相关,例如光谱学中的里徳堡常数,电子学中真空磁导率与真空电导率之间的关系,普朗克黑体辐公式中的第一辐射常数,第二輻射常数,质子、中子、电子、子等基本粒子的质量等常数都与光速c相关。正因为如此,巨大的魅力把科学工作者牢牢地吸引到这个课题上来,几十年如一日,兢兢业业地埋头于提高光速测量精度的事业。实验原理(一)利用波长和频率测速度(二)物理学告诉我们,任何波的波长是一个周期内波传播的距离。波的频率是1秒种内发生了多少次周期振动,用波长乘频
5、率得1秒钟内波传播的距离,即波速c二入•f(1)1两列不同的波图中,第1列波在1秒内经历3个周期,第2列波在1秒内经历1个周期,在1秒内二列传播相同距离,所以波速相同,仅仅第2列波的波长是第1列的3倍。利用这种方法,很容易测得声波的传播速度。但直接用来测量光波的传播速度,还存在很多技术上的困难,主要是光的频率高达1014Hz,目前的光电接收器中无法响应频率如此高的光强变化,迄今仅能响应频率在108Hz左右的光强变化并产生和应的光电流。(二)利用调制波波长和频率测速度如果直接测量河中水流的速度冇困难,可以采用一种方法,周期性地向河中投放小木块,再设法测量出相邻两小木块间的距离(X),侧依据公
6、式(1)即可算出水流的速度来。周期性地向河屮投放小木块,为的是在水流上作一特殊标记。我们也可以在光波上作一些特殊标记,称作“调制”。调制波的频率可以比光波的频率低很多,就可以用常规器件未接收。与木块的移动速度就是水流流动的速度一样,调制波的传播速度就是光波传播的速度。调制波的频率可以用频率计精确的测定,所以测量光速就转化为如何测量调制波的波长,然后利用公式(1)即可算得光传播的速度了。(三)位相法测定调制波的波长波长为0.65km的载波,其强度受频率为f的正弦型调制波的调制,表达式为1+",cos27rf(x式中m为调制度,cos2jtf(t-x/c)表示光在测线上传播的过程中,其强度的
7、变化犹如一个频率为f的正弦波以光速c沿x方向传播,我们称这个波为调制波.调制波在传播过程中其位相是以2it为周期变化的。设测线上两点A和B的位置坐标分别为xl和x2,当这两点之间的距离为调制波波长A的整数倍时,该两点间的位相差为2«zr式中n为整数。反过来,如果我们能在光的传播路径中找到调制波的等位相点,并准确测量它们之间的距离,那么这距离一定是波长的整数倍。图2位相法测波长原理图设调制波由A点出发,经时间t后传播到A'
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