大学物理演示实验报告.doc

弦线驻波演示实验:实验内容:实验目的了解：1、一固定端的弦线在周期性横向外力的作用下所形成的驻波；2、环形驻波；3、弹簧片的固有频率与强迫外力的频率相同时产生的共振现象。操作与现象1、固定端反射的线形驻波的演示 将松紧带的两端分别固定在振荡器和喇叭振源上面的竖直铜棒上。把振荡器（或其它一处）的输出端与喇叭振源的输入端接通，调节功率旋钮使它位于中间位置，打开电源，把频率调节旋钮从低处往高处逐步转动，这样在松紧带上会显现出线形驻波。2、环形驻波的演示 把钢丝变成一个圆环后，将两端固定在喇叭振源的铜棒上，接通电路，调节频率旋钮和功率旋钮，从钢丝左端和右端传来的振动在钢丝内叠加，当调节到圆周长等于半波长的整数倍时，则在圆环上形成环形驻波。3、弹簧片共振现象的演示将弹簧片固定在喇叭振源的铜棒上，接通电路，调节频率旋钮，当振源的强迫外力的振动频率与弹簧片的其中一边固有频率相同时，这一边产生共振，弹簧片振动得很强，另一端则几乎不振。调节振动频率，当振源的振动频率与弹簧片的另一边的固有频率相同时，则另一边产生共振现象。水波盘【实验目的】利用水波的投影显示波的形成、传播、反射、干涉和衍射等的形象。【实验器材】水波盘演示仪，如图20-1所示。有水槽、振动源、光源、各种振子（包括单振子、双振子、平面波振子）及挡板2块水槽及壳体水槽是用底部装有密封、透明玻璃的不锈钢盆制成。壳体用金属材料制成，上面放有水槽，正面竖直安装毛玻璃，作为水波投影的屏幕。框架内部倾斜45装有平面镜，用来反射水面的影象到屏幕上，底部装有变压电源，后面装有一立杆。立杆上端安装光源盒，中部安装振动源盒，在立杆的中部开有长槽孔，用来调节振动源盒的高度。振动源振动源采用电磁、激励式。它是由电磁铁、电位器、振杆、振子、主板等组成。振频调节是一个与电磁铁线圈串联的可调电阻，控制其电流以改变振动的频率。调节振幅螺丝，可使投影波形的清晰度达到最佳。振动源盒后面有一插孔，使用时与光源盒插头相接。光源光源为盒式机械遮挡频闪光源，灯泡为12V 100W幻灯机溴钨灯，频闪器是由直流微型电动机驱动一个可旋转的遮挡叶片，使其遮光次数为50?60次/秒。盒的顶部开有散热窗，当电机旋转时，带动遮光叶片，驱动盒内热空气排除盒外，使之降温。实验原理】两列同频率、振动方向相同、相差恒定的波在某一区域相遇，会产生干涉现象。有的地方振动始终干涉加强，有的地方干涉减弱。理论计算表明，干涉加强与干涉减弱由下式确定： （20-1）其中，为波长。【实验操作与现象】1准备工作（a）在水槽内注3?8mm深的清水，充分湿润水槽四周及实验用的附件。（b）将振荡波所需的振子固定在承接块上，调节振动源盒的高度，使振子插入水面1-2mm。（c）先把光源电源插头、直流电源插头及振源插头插入到相对应的插座中，再插上交流220伏输入电源插头。2实验操作（a）圆形波将单振子固定在承接块上，打开电源开关，溴钨灯亮，遮光叶轮转动，振杆弹动，屏幕上即显示图象，为圆形波，如图20-2所示。根据实验需要调节振频旋扭，当振动次数与光源频闪次数一致时，水波在屏幕上的图象是处在静止状态；当振动次数大于频闪次数时，水波在屏幕上的图象是扩散状态；当振动次数小于频闪次数时，水波投影图象为收缩状态。如果水波投影图象不清晰时，慢慢调节振幅螺丝，直至清晰。图20-2（a）是一次间歇振动所形成的波纹。图20-2（b）是连续振动所形成的波纹（b）波的衍射按（a）上述方法调整好圆形波后，将两块挡板一字形放在离振中心约20mm处，两块挡板缝隙距离接近波长，然后调整挡板间隙距离，则可见到不同的衍射投影图象。（c）双振子干涉波把单振子取下，将双振子固定好，可看到明显的干涉波形投影图象，如图20-3所示。如果水波投影图象不清晰时，慢慢调节振幅螺丝，直至清晰。（d）平面波把双振子取下，将平面振子固定好，使振子的平面与水平面平行，相交处要充分湿润，否则投影图象将略有弯曲。波形图如图20-4所示。（e）波的反射在平面波前45斜放直挡板，即可看到平面反射波的投影图象。【注意事项】1因溴钨灯工作时产生大量的热能，故实验时间较长时，不要碰触光源盒以免烫伤。2水槽加水时不要过满，以免水溢出水槽，淋湿框内的电源变压器，损坏仪器。3输入电源电压不稳定时，暂时不要开机。4实验结束后，将振杆还原在自由状态。偏振光干涉演示实验偏振光干涉一实验目的： 演示两偏振片的消光现象，和两偏振片之间晶片所产生的偏振光干涉现象。2 装置结构:3 1、 可旋转的偏振片2、 支架3、 可旋转的偏振片4 三现象的演示：（1）将装置放置于投影仪上，打开投影仪电源开关使装置投射于幕上，形成一个圆形光斑。（2）旋转上面的偏振片，当两偏振片上透振方向相互平行，幕上为一亮圆斑；当两偏振片透振方向相互垂直时，消光，幕上无图象。（3）将晶片放在装置的固定偏振片上，取下上面的可旋转偏振片。调节投影仪成象的位置，使晶片图案在幕上清晰成象。这时看到图象无色。（4）将可旋转偏振片放入光路，使两块偏振片正交可看到幕上图象呈彩色。（5）旋转上面的可旋转偏振片，图像彩色变化，当两块偏振透振方向平行时，图像的彩色与原来偏振片正交时互补4. 一维二维光栅衍射一、演示目的用激光演示一维光栅和二维正交光栅的衍射条纹。二、原理光栅是由一组相互平行等宽度等间隔的狭缝组成的。光栅衍射图样是由每一条狭缝的单缝衍射作用和各狭缝衍射光的相互干涉作用的总效果。光栅衍射是多条单缝透射光波的相干叠加，其衍射条纹细窄而明亮；当同时满足光栅明纹条件和单缝暗纹条件时，将出现缺级现象。二维正交光栅是两片交叉的一维光栅组成，是周期性排列的网格。衍射光斑是二维正交的衍射亮点三、装置 激光光源，不同缝数的一维光栅，二维正交光栅，不同间距的双圆孔，屏。 四、现象演示（1）使激光光束垂直照射到一维光栅上，在屏上可看到光栅衍射图样，即在宽阔的暗弱背景上，分布着强度不等的细而锐利的亮条纹，在某些方向还出现缺级。（2）当光栅上的狭缝是等宽等间隔的，衍射图样上明纹极大值的位置保持不变，但随着狭缝数目的增加