高中光学部分创新实验改编

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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'