2020年几个物理光学实验的改进与设计论文

几个物理光学实验的改进与设计论文 高二物理光学部分，理论性强、内容抽象。在教学中，做好实验能提高教学效果。这里，我们改进、设计了几个实验，供大家参考。 通常做双缝干涉演示实验有两种方法，其一是采用激光光学演示仪，使激光束透过双缝，在光屏上观察单色光的干涉条纹；其二是采用光的干涉衍射偏振演示仪，使白光或者单色光依次透过单缝、双缝，然后经观察筒来观察干涉条纹。两种方法都必须在较暗的教室里实验，所形成的双缝干涉条纹都较小且暗淡，教室里的大部分学生，只有靠近装置才能观察到装置和条纹。为此，我们设计了用多媒体手段观察双缝干涉条纹实验，即用视频展示台拍摄条纹，用电视机或投影机播放，取得了较好的实验和教学效果。 装置的组合方法为：在光具座上，依次通过插杆放置灯泡、装有单缝的短圆筒、装有双缝的长圆筒，长、短圆筒套接为一体。展示台的摄像头对准长圆筒的末端，展示台的视频输出传至电视机。 装置的调整分三步。一是调整灯泡、单缝、双缝的位置，使三者等高共线。二是调间距，即灯泡与单缝相距10cm，长圆筒末端与摄像头间距20cm。三是摄像头的拍摄方位与焦距调整。应先调焦至广角，以便能在电视机屏上观察到灯泡灯光透过单、双缝后形成的亮斑的图象。然后逐步调焦放大图像，并微调拍摄方位，使亮斑变为干涉图样，且始终居于机屏的中央，直至彩色条纹达七条以上，并且亮度较大为止。 本演示实验的优越之处有三点：能让教室的每位学生，观察白光的双缝干涉形成的放大的清晰的彩色条纹。在单缝前分别套上绿色、红色滤光头，观察和比较相同物理条件下形成的绿条纹和红条纹的间距差异，红纹间距略大，直观地说明红光比绿光的波长大。利用展示台电视机展示细小的单缝、双缝及组合装置，使学生对实验装置有清楚的了解。 此实验在湖北省物理教研会xx年年会上展示，赢得了与会专家一致好评。 在光的干涉衍射教学中，让学生在课堂上都动手操作观察到实验现象，无疑会收到良好的教学效果。通过自制和组织教具，不难实现下述两个随堂实验。 实验一：在暗教室里，用眼睛贴近自制的单缝，透过单缝观察点光源或者线光源的衍射现象。用同样的方法，透过自制的圆孔、自制的双缝，分别观察圆孔衍射现象，双缝干涉现象。 自制单、双缝的办法是：在生物载波片上，贴上一张优质的不干胶标签。再用小刀刻出单缝和双缝，缝宽不少于0.2mm，两缝的缝距不大于0.2mm。可刻出多种规格的单缝、双缝，供比较实验现象。 自制圆孔的办法是：用大头针在厚纸片上刺成大小不一的小圆孔。 设计红、绿色线光源有两种办法。其一，在线状灯泡前加上滤光片；其二，把投影仪的透光玻璃板遮成一条水平狭缝，并在狭缝上盖上红色或者绿色的滤光片，使投影仪的灯光变为一条滤色了的水平光带投向观察者，即形成一条水平线光源。此线光源可供更多的学生同时利用。 实验二：用半导体激光器的光束对准自制的圆孔、单缝、双缝，观察单色光的圆孔衍射现象，单缝衍射现象，双缝干涉现象。 实验有两项内容，观察液体薄膜的干涉现象，观察空气薄膜的干涉现象。选取的实验器材简单，组织方便。 观察液体薄膜的干涉现象，课本P188已明确了实验方法，但准备实验所需的肥皂液的制作有一个便捷的 方法。即采用如下体积比配制：甘油：洗洁精：水=1/4 ：1：10。所配制的溶液在铁环上形成的液体薄膜的厚度均匀，寿命长，大大改善实验效果。 观察空气薄膜的干涉现象，不局限于牛顿环现象，只是利用两块载玻片，规格为75.0 mm25.0 mm2.0mm。用透镜纸将载玻片擦净，然后把两载玻片合拢，用手使两载波片间的空气膜足够薄，压紧并相对摩擦一下，让自然光经玻片反射到人眼，即可看见形状各异的彩色干涉花纹。若在两玻璃片之间用很少的油，压紧并相对摩擦一下，形成油膜，则观察薄膜干涉条纹更容易。若改用酒精灯钠焰（火焰上洒了食盐），则能观察到黄条纹。如果挤压力越大，挤压处的条纹就越宽。实验贴近生活，简单明了。 180多年前为证实菲涅耳光的波动理论而做的有名的泊松亮斑实验，我们教学多年来始终不能再现，经过摸索，我们解决了如下几点：用直径5mm以下的钢球代替圆盘；用磁铁吸引大头针，大头针尖吸引钢球悬挂；用氦氖激光光源照射钢球，调整好球离光源的距离3m以上，使激光束略大于钢球截面，激光束盖