光学实验研究报告报告光学研究光学实验研究报告

实验四光学实验[用具]:本机[步骤]:(如图4-3)(1)将平面镜转轴插入度盘孔，并垂直0—0线.关系.[步骤]:(如图4-4)(2)将镜插入度盘孔，会聚光反射，得S点(屏)和像S′(可看到),(3)[步骤]:调整分束器，如图4-5,产生发散光线，投射在平面镜上，反射后可得虚交点S′,实[用具]:本机、平面镜[原理]:平行光束在两种介质面上产生定向反射.[步骤]:将平面镜插入度盘中.调整分束器，如图4-7,得平行光线，投射在2#平面镜上.光束产生定向反射.8.双平面镜成象特性测定[用具]:本机、双平面镜[原理]:光的反射定律[步骤]:将双平面镜插入度盘中，如图4-8,调节分束器，使光投射在双平面镜上，当度盘转动时，出射光保持不动.测出入射光与二次反射光夹角β和双平面镜间夹角α的关系.9.透镜扩束[用具]:本机、正透镜(或负透镜)[原理]:透镜有扩束作用.[步骤]:(如图4-9)(1)把装有正透镜(或负透镜)的支架放在演示仪平台上，靠近演示屏.(2)开启激光器，调整1#分光镜，使激光束垂直地投射在正透镜上，获得锥形(或发散)光束.(这时不用柱面透镜扩束).[用具]:主机[原理]:光在不同介质中发生折射[步骤]:开启激光器.如图4-10,把柱面透镜放入光路中，获得扇形光束.11.分束器分光[用具]:主机[原理]:分束器可将光线分束，在演示屏上得到不同的位置和光线轨迹.[步骤]:开启激光器.如图4-11,调节分束器分光镜，得平行光线、会聚光线、发散光线或任意方向光线.12.光栅分束[用具]:本机、1#衍射片.[原理]:光的衍射原理.[步骤]:如图4-13,移去柱面透镜，开启激光器.调整分束器，仅用1#分光镜.1#衍射片插入夹持架并作适当调整，可得定向分光.[用具]:本机、漫反射镜[原理]:漫反射光线方向四面八方[步骤]:如图4-13,将漫反射镜插入度盘中.调整分束器使产生一束平行光线，投射在漫反射镜上，观察反射光线的方向.14.光的反射现象的应用[用具]:直角棱镜、本机[原理]:光的反射定律[步骤]:(如图4-14)(1)使直角棱镜的一个直角边垂直水平线，用两条光线，使光偏折90'.(2)使直角棱镜的斜边垂直水平线，用一条光线，偏转180°.[用具]:潜望镜、本机[原理]:光的反射定律[步骤]:如图(4-15)(1)用二条光线照射竖直放置的潜望镜，即显示出潜望镜光路.(2)还可用两个直角棱镜，使其直角边平行且相对，斜边平行.也可显示出潜望镜光路[用具]:凹面镜、本机[原理]:光的反射定律[步骤]:(如图4-16),凹面镜对称地置于0—0线上.调整分束器使产生一束与主光轴平行的平行光线，经凹面镜反射后会聚于焦点F,测出其焦距，验证凹面镜半径和焦距的关系.17.通过凹面镜球心的光线反射后按原路返回[用具]:凹面镜、本机[原理]:光的反射定律[步骤]:(如图4-17)(1)凹面镜对称地置于0—0线上.(2)调整分束器，三条光线分别通过凹面镜球心观察反射光线.18.光的折射现象、折射定律和光的可逆性的测定[用具]:半圆柱透镜、本机[原理]:光的折射定律和光的可逆性[步骤]:(如图4-18)(1)将半圆柱透镜转轴插入度盘孔中，底面垂直0——0线.(2)调整分束器，使上光线水平通过度盘孔中心，向右转度盘150°,量出入射角和折射角，求出半(3)注意入射角和折射角的大小，然后继续向右回转度盘150°,此时在界面上发生折射现象，若入射角等于前一种情况的折射角，则此时的折射角恰好等于前一种情况的入射角，这说明光的可逆性.19.光的掠射、全反射现象及临界角的测定[用具]:半圆柱透镜、本机[原理]:光的掠射、光的全反射[步骤]:(如图4-19)(1)调整分束器，使上光线和0——0线重合.(2)将半圆柱透镜转轴插入度盘孔中，并使底垂直0——0线.圆柱面向着光线入射方向，使入射角与反射光线垂直.(3)转动度盘，开始入射角较小时，可看到界面反射光亮度弱，折射光强；随着度盘转动，反射光线度渐渐增大，折射光线渐渐减弱.(4)折射角恰好为90°时，光线发生掠射，记下此时入射角的值，既为玻璃对空气界面的临界角，可(5)入射角大于临界角，界面没有折射光，全被反射，发生全反射.[用具]:等边棱镜、本机[原理]:光的折射定律[步骤]:(如图4-20)(1)把等边棱镜转轴插入度盘孔内，使顶角a的平行线与0——0线重合.(2)调整分束器，使光线沿度盘半径方向射入棱镜.(3)转动度盘，出射光线方向发生变化，但在某一个位置上，度盘虽转动，出射光线基本不动，此时入射光线和出射光线的夹角为最小值向角φ.记下读数.此时在棱镜内部光线平行底边.(4)根据下式可求出棱镜材料折射率[用具]:平行平板、本机[原理]:光的折射率定理[步骤]:(如图4-21)(1)把平行平板转轴插入度盘孔中，再使光线射向平行平板.(2)转动度盘使光线对水行平板的入射角尽量大.观察出射光线和入射光线，它们互相平行，但有一[用具]:螺形、玻璃棒[原理]:光的全反射[步骤]:(如图4-22)(1)把螺形玻璃棒插入夹持架中.开启激光器，移出柱面透镜.(2)利用分束器中1#分光镜，把激光束射入螺形玻璃棒的一端.因光在其内部全反射而在另一端射23.物体到凹面镜距离大于二倍焦距时所成的象[用具]:凹面镜、本机[步骤]:(图4-23)(1)凹面镜对称地置于0——0线上.(2)调整分束器，使上光线通过球心，中光线平行光轴，下光线和0——0线重合光轴),得AB的象[用具]:凹面镜、本机[步骤]:(图4-24)(1)凹面镜对称地置于0——0线上(2)调整分束器，使上光线平行0线，中光线和00线重合(光轴，下光线通过凹面球心，得物AB,成象A′B′).[用具]:凹面镜、本机[步骤]:如图4-25,凹面镜对称地置于0——0线上.调整上光线，中光线和下光线，物体AB在凹面镜焦面上，其象即在无穷远.[用具]:凹面镜、本机[步骤]:如图4-26,凹面镜对称的置于0——0线上.调整分束器，中光线作为凹面镜光轴上光线平[用具]:凸面镜、本机[步骤]:如图4-27,凸面镜对称地置于0——0线上.调整分束器，产生3条平行光线，经凸面镜反射呈发散状，其延长线交于一点——虚焦点F′.28.经过凸面镜球心的光线，按原路返回[用具];凸面镜、本机[步骤]:如图4-28,凸面镜对称地置于0——0线上.调整分束器，使上、中、下光线通过凸面镜球[用具]:凸面镜、本机[步骤]:如图4-29,凸面镜对称地置于0——0线上.光线通过凸面镜球心C,中光线平行光轴，且在镜前和上光线交于一点B,下光线通过光轴.AB为实物，A′B′为AB的虚象.30.通过透镜节点和光线方向不变[用具]:双凸透镜、本机[步骤]:如图4-30,将双凸面镜对称的放于0——0线上.调整分束器，使用中光线和光轴重合，上下光线通过透镜节点，可见光线经节点后，按原来方向前进31.正透镜物方焦点的演示[用具]:双凸透镜、本机[步骤]:如图4-31(1)将双凸透镜对称的放于0——0线上.(2)调整分束器，使中光线通过光轴，交使3条光线经过透镜后平行光轴，此时该3条光线在镜前的交点即为F.[用具]:双凸透镜、本机[步骤]:如图4-32,将双凸面镜插入盘中，选上、中、下光线，均平行光轴.经透镜折射交于一点.即为象方焦点.该象方焦点F′垂直于光轴平面即为象方焦面，并测出后截距Lp(象方凸面切线到象方焦点的距离).33.照相机成象原理[用具]:双凸透镜[步骤]:如图4-33,将双凸透镜插入盘中，选用上光线通过节点，使上、中光线的焦点B(物顶点)到双凸透镜距离大于2倍焦距.AB为物A′B′为象.34.转象(等大)系统成象原理[用具]:双凸透镜[步骤]:如图4-34,将双凸透镜插入盘中，选用上光线通过双凸透镜节点，中光线平行光轴，下光线和光轴重合，使上、中光线的交点为B,AB为物，它到正透镜距离等于二倍焦距，其象为A′B′.35.投影放映系统成象原理[用具]:双凸透镜[步骤]:如图4-35,将双凸透镜插入盘中，选用上、中、下三条光线，上、中二条光线交点为B,AB为物，它到透镜距离小于二倍焦距，大于一倍焦距，其象为A′B'图4-3836.平行光管原理[用具]:双凸透镜[步骤]:如图4-36,将双凸透镜插入盘中，选上、中光线通过透镜物方焦点上一点B,下光线和光轴[用具]:双凸透镜[步骤]:如图4-37,将双凸透镜插入盘中，选取上光线，中光线，和下光线.上光线、中光线的交点B位于透镜一倍焦距之内，经双凸透镜成放大正立、虚象A'B'38.虚物位于正透镜的象方焦点F′之内的成象特性[用具]:双凸透镜[步骤]:如图4-38,将双凸透镜插入盘中，选上、中、下光线.使上光线平行光轴，中光线和透镜光轴重合，把3#分光镜移至位于分束器下的分束器接长架上，使下光线通过透镜节点，构成虚物AB,且位于象方焦点之内，得缩小、正立、实象A′B'.[用具]:双凸透镜[步骤]:如图4-39,将双凸透镜插入盘中，选上、中、下光线平行光轴，中光线和光轴重合，把3#象A′B′位于二分之一象方焦面处.[用具]:双凸透镜[步骤]:如图4-40,将双凸透镜插入盘中，选用上、中、下光线.虚物AB位于二倍象方焦距处时，缩小、正立、实象A′B′成在象方焦距之内.[用具]:双凸透镜[步骤]:如图4-41,将双凸透镜插入盘中，调整分束器，将上光线平行光轴，中光线和光轴重合，下光线通过透镜节点，使虚物AB位于二倍象方焦距以外，得缩小正立实象A'B',[用具]:双凸透镜[步骤]:如图4-42,将双凸透镜插入盘中，调整分束器，使下光线通过双凸透镜节点，中光线和光轴重合，上光线平行下光线，使虚物AB位于象方无穷远处，则成缩小、正立实象A′B'于象方焦面上.[用具]:开普勒望远镜[步骤]:如图4-43,将开普勒望远镜插入盘中，使上、中、下光线平行于光轴入射，且中光线和光轴重合，其出射光线也平行于光轴.[用具]:开普勒望远镜[步骤]:如图4-44,将开普勒望远镜插入盘中，使上、中、下光线平行于光轴入射，且中光线和光轴重合，其出射光线也平行于光轴.转动度盘既可显示.45.负透镜的发散作用，虚焦点F'虚焦面及其后截距测定.[用具]:平凹透镜.[步骤]:如图4-45,将平凹透镜的平面向着入射光放置.使上、中、下光线平行平凹透镜光轴入射，且使中光线和光轴重合.把出射光线相反方向延长、得虚焦点、虚焦面，并测定截距.[用具]:等边棱镜[步骤]:如图4-46,使等边棱镜的一边平行水平面放置.使上、中两光线在等边棱镜前交于一点A,作为物，成虚象.[用具]:伽利略望远镜[步骤]:如图4-47,使光线入射到伽利略望远镜的凸平面镜上，使上、中、下光平行光轴入射，中光线和光轴重合，则出射光线也平行于轴入射.48.无穷远轴外物体对伽利略望远镜所成的象[用具]:伽利略望远镜[步骤]:如图4-48,使光线入射到伽利略望远镜的凸平面镜上，使上、中、下光平行光轴入射，中光线和光轴重合，则出射光线也平行于轴入射，转动度盘既可，49.显微镜成象原理[用具]:双凸透镜、本机.[步骤]:如图4-49,调节分束器，使上光线和显微镜光轴重合，中光线平行光轴，下光线通过显微镜物镜节点，且使中、下光线交于物镜一倍焦距以外二倍焦距之内，得物AB,其物为AB,其象为A′B′,50.近视眼矫正原理[用具]:双凸透镜、平凹面镜、本机[步骤]:如图(4-50)(1)入射双凸透镜，调整分束器，使上、中、下光线平行光轴入射，且中光线和光轴重合，得象点.(2)把平凹透镜放置在双凸透镜前，二者间距1-5mm,可见象点A′,向右移动得A".51.远视眼矫正原理[用具]:双凸透镜、平凸面镜、本机[步骤]:如图(4-51)(1)调整分束器，使上、中、下光线平行光轴入射，并且中光线和光轴重合，得象点A′.(2)把平凸透镜放置在双凸透镜前，二者间距1-5mm,可见象点A′,向左移动得A",352.杨氏双缝干涉[用具]:1---扩束物镜一置光具架上；2---刻有双缝的照片一置夹持架上；3---白纸屏(或墙).[步骤]:(如图4-52)(1)调节夹持架，使双缝置于扩束镜光路中.(2)调节扩束物镜与双缝距离，使光束正好充满双缝.[用具]:1-扩束镜；2-准直镜；3-劈尖和4-会聚镜(中学实验可不用);5-白色纸屏.[步骤]:如图4-53,将扩束镜、准直镜、劈尖、会聚镜置于光具架上，调节各元件高度，在白色纸屏上即可看到劈尖形成的平行等厚干涉条纹.[用具]:1---1#衍射片；2--白色纸屏(或墙)[步骤]:(如图4-54)(1)将1#衍射片插在夹持架上.调节夹持架，使激光束正好通过衍射片上的单狭缝，在离衍射片相当远的纸屏(或墙)上可看到明暗相间的衍射条纹.(2)使用不同宽度的单狭缝，观察条纹间距的变化.[用具]:衍射片、本机[步骤]:同图4-54,将衍射片插在夹持架上.调节夹持架，使激光束正好通过衍射片上的狭缝，在离衍射片相当远的纸屏(或墙)上可看到明暗相间的衍射条纹.更换不同间距的双缝、三缝、四缝、光栅、圆孔、方孔、矩孔、三角孔，观察衍射条纹的变化.[用具]:1--起偏器、2-检偏器、光具架和3--屏[步骤]:(如图4-55)(1)将起偏器放在光具架上，调整光路使激光束通过起偏器.(2)将偏振实验片a,插入移动架，并将检偏器外槽插入插座，旋转检偏器，屏上光点发生明暗变化，变化周期为180.(3)若将起偏器放入柱面扩束镜遮壳的方孔，将检偏器旋入起偏器圆孔中，使用柱面扩束镜，直接将经过起偏器、检偏器的激光束由硅光电池接收，并由检流计显示出与光强成正比的光电流读数.(1)旋转检偏器，使光电流值最大，记下初始光电流值ia(2)继续旋转检偏器，依次记下各旋转过的角度a及相应的光电流读数.(3)列表定量验证马吕斯定律(实验时要调节起偏器和检偏器正交时的电流值为0)[用具]:检偏器、演示屏转盘、洛埃镜玻璃片、偏振实验插片b、屏.(1)调整演示屏上转盘中心直线成水平，激光束亦置于同一水平面.(2)将粘胶在转轴上的洛埃镜玻璃片置于转盘中心，并与中心线垂直.(3)旋转转盘，使激光束在玻璃片表面被分成反射光与投射光.(4)将带有弯槽的偏振实验插片座口置于演示屏边，并将检偏器外槽插在片上.(5)旋转转盘，改变入射角，并移动插片座，使检偏器始终置于光路.在I处于不同值时，旋转检实验示意图如图(4-56)将数片玻璃片组成的玻璃片堆紧夹于洛埃玻璃镜片上，当入射角io检验透射光的偏振性.增大玻璃片数，透射光偏振化程度亦增加.在上述实验中，将检偏器通过光具架及插片座b置于玻璃片堆之前61.在"反射光的偏振"实验中，将洛埃镜片换成解石，并利用插在移动架上的检偏器，检验0光与E光的偏振特性.验插片a夹持架上；4、屏.[步骤]:(如图4-57)(1)将起偏器、检偏器一前一后置入光路，旋转检偏器，使屏上光斑消失.(3)将检偏器旋转角，屏上光斑消失，说明经片后，偏振面旋转了角.(4)在片在其它任何位置时，旋转检偏器一周.光屏上明暗仍发生此变化说明线偏振光经片后实验方法同上.将片换成片，通过实验证明，平面偏振光经过片后成为圆偏振光(当入射偏振面与片光轴成45时，成椭圆偏振光).图4-63图4-63[步骤]:(如图4-58)实验方法同实验54,将单缝换成双孔.[用具]:1.扩束镜-----置光具架上2.洛埃镜3.白色纸屏(或墙).光重迭，在2米处的屏上可看到清晰的干涉条纹.[用具]:1.扩束透镜——置光具架上2.双棱镜——用双棱镜座夹，置光具架上3.白色纸屏.[用具]:1.扩束透镜；2.菲涅耳双面镜(以上均置于光具架上):3.白色纸屏.(1)调节分束器上反射镜、扩束镜等，使扩束后的光束正多斜射到菲涅耳双面镜上、(扩束镜尽可能靠近双面镜)调节双面镜位置及角度，使在前面纸屏上出现清晰的干涉条纹.(2)调节双面镜之间的角度，注意观察干涉区及干涉条纹的变化.71.菲涅耳园孔、单缝、单丝、直边衍射[步骤]:(如图4-62)(1)调节夹持架使扩束后的凝光束充满衍射片上的小园孔(单缝、单丝、直边),在白色纸屏上可以看到菲涅耳衍射图样.(2)移动纸屏位置，观察不同距离的衍射图样的变化.72.圆盘：为增加光源与圆盘距离，应将上述实验中的扩束透镜移去.73.激光散斑：将复制有很多斑点，散斑衍射X插入移动架，并对准光路，观察透射光反射光的无规则干涉图样.74.网格的夫朗和弗衍射和菲涅耳衍射的比较[用具：1.扩束镜，2.准直镜(以上均置于光置架上),3.网格衍射片；4.屏(或墙)[步骤]:如图4-64(1)调节扩束镜与准直镜以获得平行光束.(2)将带有网格的衍射照片插入夹架，并将网格置于光路，可在白屏上清晰地看到夫朗和弗衍射图样.样(3)移去准直物镜，在屏上可看到网格的菲涅耳衍射图样.75.无透镜自成象(傅立叶成象)[用具：1.扩束镜一置光具架上；2.网格衍射片用双棱镜座置于光具架上；3.白色纸屏(或墙),(1)激光束通过扩束，调节衍射片使网格置于光路.(2)顺光束方向，移动衍射片，将看到变化的菲涅耳衍射图样，在离焦点某一距离处，形成清晰的傅立叶网格象.(3)继续移动衍射片，傅立叶网格象重复出现.76.空间滤波(阿贝一波特实验)[用具：1.扩束物镜2.准直物镜3.网格衍射片4.会聚透镜5.狭缝衍射片6.逆变换透镜7.屏.(1)将扩束物镜、准直物镜置于光具架并搁置于演示仪底座上，调节准直镜位置以获得平行光束.在靠近夹持架约40毫米处搁置会聚透镜，使聚焦于振片平面上.(2)用双棱镜座夹持网格衍射片.并置于光具架上，搁置在物镜上，搁置位置为物镜的前焦面，可以在1.5米外的屏上看到清晰的付立叶网格象.(3)将狭缝衍射片插入夹持架(会聚物镜的后面即变换焦面，在平面上可以看到输入信号的夫朗和弗衍射图样),移动夹持架使狭缝通过衍射图样中心，在屏上可以看到经过滤波的图象.(4)若将f²=150的透镜置于变换平面后150毫米处，这就是一个逆变换镜、在输出平面上形成输入信息—一网格的象.77.全息照片再现[用具]:扩束镜、全息照片[步骤]:如图4-67,激光束经扩束镜扩束，手持一全息照片，使其与光路成一倾角，在衍射方向可看到一再现立体象，改变视角方向，可看到立体象的不同部位，用黑纸遮住不同部分，仍可以看到一个完整的象.(一)、实验目的：证明点光源在元面积上所产生的光照度与光源至该元面积的平(二)、器材与装置：点光源(具有密绕灯丝的小灯泡)、小光屏(长20厘米、宽15厘米)、大光屏(长60厘米、宽45厘米).实验装置如图4-68所示.将大光屏划分成九个相同的小格子，这每个小格子(三)、操作与演示：如图4-68所示，将点光源、小光屏和大光屏别为1:2和1:3.实验表明，点光源在同一立体角内，向各个相互平行(一)、实验目的：偏振光是物理光学的重要内容之一，偏振光的应用已遍及科研生产、工程设计和缺乏比较理想的偏振光实验仪器，下面介绍一个在光具座上做偏振光实验的仪器.1.起偏器2.带小孔光屏3.观测布儒斯特角装置4.波片及转动装置5.波片及转动装置6.检偏器根据马吕斯定律，定量观测光电流I(光强)随检偏器转角的变化关系，并求出I——cos²0关系曲观测椭圆偏振光的长、短轴振幅之比的相对误差E≤1%(其误差与激光器发光的稳定度关系较大).4.可鉴别椭圆偏振光与部分偏振光、圆偏振光与自然光.5.可观测线偏振光通过1/2波片时的现象等.(1)观察光的偏振现象，加深偏振的基本概念.(2)了解偏振光的产生和检验方法.(3)观测布儒斯特角及测定玻璃折射率.(4)观测椭圆偏振光和圆偏振光.光具座、激光器、光电检流计、偏振片、1/4波片、光电转换装置、观测布儒斯特角装置、钠光灯.b.波长片：当线偏振光垂直射到厚度为L,表面平行于自身光轴的单轴晶片非常光(e光)沿同一方向前进，但传播的速度不同，这两种偏振光通过晶片后，它们的相位差φ为我们知道，两个互相垂直的、同频率且有固定相位差的简谐振动，可用下列方程表示(如通过晶片后o光和e光的振动);(1)当φ=Kπ(K=0、1、2………)时，为线偏振光.(3)当φ为其他值时，为椭圆偏振光.在某一波长的线偏振光垂直入射于晶片的情况下，能使o光和e光产生相位差φ=(2K+1)π(相当于光程差为λ/2的奇数倍)的晶片，称为对应于该单色光的二分之一(λ/2)波片；与此相似，能使o光和e光产生相位(相当于光程差为的λ/4奇数倍)的晶片，称为λ/4波片.本实验中所有波片(λ/4)是对6328A(He---Ne激光)而言的.如图4-70,当振幅为A的线偏振光垂直入射到λ/4波片上，振动方向与波片光轴成θ角时，由于o光和e光的振幅分别为Asinθ和Acosθ,所以通过λ/4波片后合成的偏振状态也随角度θ的变化而不同.(1)当θ=0时，获得振动方向平行于光轴的线偏振光.(2)当θ=λ/2时，获得振动方向垂直于光轴的线偏振光.(4)当θ为其它值时，经过λ/4波片后为椭圆偏振光.c.椭圆偏振光的测量椭圆偏振光的测量包括长、短轴之比及长、短轴方位的测定.如图4-71,当检偏器方位与椭圆长轴的夹角为φ时，则透射光强为：图4-71位.位a.起偏与检偏鉴别自然光与偏振光在光源至光屏的光路上插入起偏器P,旋转P,观察光屏上光斑强度的变化情况.在起偏器P₁后面再插入检偏器P.固定P的方位，旋转P₂,旋转360°,观察光屏上光斑强度的变化情况.有几个消光方位?以硅光电池代替光屏接收P₂出射的光束，旋转P₂,每转过10记录一次相应的光电流值，共转180°,在坐标纸上作出I—cos²θ关系曲线.200毫安表头b.测布儒斯特角及测定玻璃折射率在起偏器P₁后，插入测布儒斯特角装置，再在P₁和装置之间插入一个带小孔的光屏.调节玻璃平板，使反射光束与入射光束重合.记下初始角φ=25一面转动玻璃平板，一面同时转动起偏器P,使其透射方向在入射面内.反复调节直到反射光消失为止，此时记下玻璃平板的角度φ=120°,重复测量三次，求平均值.算出布儒斯特角4o=42-9₁把玻璃平板固定在布儒斯特角的位置上，去掉起偏器P,在反射光束上插入检偏器P₂,转P₂,观察反射光的偏振状态.c.观测椭圆偏振光和圆偏振光先使起偏器P₁和检偏器P₂的偏振轴垂直(即检偏器P₂后的光屏上处于消光状态),在起偏器P₁和检偏器P₂之间插入A/4波片，转动波片使P₂后的光屏上仍处于消光状态.用硅光电池(及光点检流计组成的光电转换器)取代光屏.将起偏器P₁转过20°,调节硅光电池使透过P₂的光全部进入硅光电池的接收孔内，转动检偏器P2找出最大光电流的位置，并记录下光电流的数值.重复测量3次求平均值.转动P,使P₁的光轴与A/4波片的光轴的夹角依次为30度、45度、60度、75度、90度值，在取上述每一个角度时，都将检偏器P₂转动一周，观察从P₂透射的光的强度变化.d.考察平面偏振光通过1/2波长片时的现象按图4-72在光具座上依次放置各元件，使起偏器P₁的振动面为垂直，检偏器A的振动面为水平.(此时应观察到消光现象),在PA之间插入1/2波片反转360度，能看到几次消光?解释之，将C-1转任意角度，这时消光现象被破坏，把A转360度，观察到什么现象?由此说明通过1/2波片后，光变为怎样的偏振状态?仍使P,A处于正交，插入C-1,使消光，再将C-1转15度，破坏其消光.转动A至消光位置，记录A所转动的角度.使P指数为0度，旋转λ/2波片，使其光轴方向和P的透光方向成30度，然后转动A偏振片360度，记录光强最强和最弱的角度.从上面实验结果得出什么规律?怎样解释之.5.数据表格与数据处理a.数据表格自拟b.在坐标纸上描绘出I—cos²θ关系曲线P0毫安95444c.求出布儒斯特角4o=φ2-4,并由公式(4-1)求出平板玻璃的相对折射率nd.由公式24-5求出20度时椭圆偏振光的长、短轴之比.并以理论值为准，求出相对误差.a.常规的偏振光实验一般是在"分光计"上进行，而且只可定量观测布儒斯特角，作为一个实验可测量的内容太少；在光具座上利用上述装置可定量直观性强，不局限于一人观测，因此有演示实验的特点.c.在"光具座"上开设实验的项目通常比"分光计"少，而光具座又不便于保藏，在光具座上增设偏不少院校缺少偏振光实验的空白.则.FDJ—1506型光通信暨互感现象演示仪是一台综合多用演示仪.主要演示内容分三大部分.1)用光强度调制进行光通信实验；2)光纤通信模拟实验；3)用光位置调制进行光通信实验.1)互感线圈可以传递信息(无线通信);2)影响互感系数的各种因素；3)电磁屏蔽；4)扬声器和铁芯线圈之间互感现象(特殊的电磁线圈);5)利用互感现象进行“窃听”原理的演示.3.音叉振动和音叉的阻尼振动的声放大；5.音叉的拍振动.本演示仪主要仪器包括两台由晶体管——集成电路制成的综合电子仪器.每台电子仪器包括有功率输出的音乐信号发生器，音频功率放大器，6伏稳压源，三部分组成，面板上有音频功率放大器输入插座.音频功率放大器和音乐信号发生器的转换开关、音乐信号发生器音量控制器、6伏直流稳压源输出插座，背面有音乐信号发生器的两个输出接线端.重要配件有光源、凸透镜、光电探测器、有机玻璃棒制成单螺旋的光纤、扬声器、话筒、音箱、铁支架、带有能转动圆盘的小车，硅钢片铁芯及线圈，一对带有共鸣箱的音叉，小型闹钟、压电陶瓷元件等.第一部分光通信的演示要实现光通信首先要将光进行调制.凡是使光波的振幅、频率、位相三个参量中任何一个参量随外加信号而变化称为光调制.使光的振幅变化称为调幅或调强.本仪器主要介绍使光波的振幅(光强)随外加变化的光调制实验来控制发光强度，使发光强度按声音的电信号的频率和振幅发生变化，这种光调制叫做直接光调制.另一种是利用振动的膜片在光束中的位置变化，使通过声振动物体后的光通量按声振动的频率和振幅发生变化来调制光的突出振幅，这种光调制叫做光位置(强度)调制.随着激光技术和光纤的迅速发展，用光调制原理进行光通信成为现代通信的一门新技术.本仪器为了阐明光通信原理，采用了便宜的白光代替昂贵的激光，便宜的有机玻璃代替昂贵的光纤同样可以进行通信，由于其通信原理相似.所以两样能达到演示光通信的目的.(1)用光强度调制进行光通信的实验：实验原理的示意图如图4-73所示，用一只光电探测器去接收已被调制的光信号，则能将已调制的光信号还原成声音的电信号，这又叫做解调.如果将这声音的电信号通过音频放大器放大，最后在音频放大器的输出端接上扬声器，我们就能听到调制光传播的声音，从而达到光通信的目的.下面我们就是具体介绍光强度调制通信的实验装置和方法.实验装置如4-74所示，D为6伏3瓦的小电珠，将它固定在铁支架上，从小电珠D连接两电极的两根引线中的一根引线和本演示仪器综合电子仪器A的音乐信号输出插头，将其中一根引线和A的音乐信号输出端的另一端相连接，电极引线相连接，再将这个插头插入A的6伏稳压电源插座上也就是小电珠D.音乐信号发生器A的输出端和A的6伏稳压电源串联起来，这样就达到将声音的电信号直接加到小电珠发出的光信号上的目的，此时的光就是已被声音的电信号所调制.在小电珠的右边放一块凸透镜L,L也被固定在铁支架上，使D的高低在L的光轴上，并使D的位置恰好在L的焦点上，这样小电珠的光线经L后形成一束平行光.另外再取一块凸透镜L₂,位于L的右边，将它固定在铁支架上.使L₂离开L的距离约30米左右，要求L和L₂在同一光轴上.在L₂右边放置一只光电探测器——硅光电池SB,它被安装在金支架上，硅光电池的两根导线装上插头后插入综合电子仪器的音频放大器B的输入端插座上.调SB低，使来自L的光线会聚到硅光电池SB的受光面上.硅光电池的受光面面积为20×20毫米2.我们先接通综合电子仪器B,将B的面板上的转换开关拨向功率放大一端，此时扬声器面上，经硅光电池还原或音乐声波电信号，再经音频放大器B放大后，我们就能从和B输出端相连接的扬声器S中听到从A发出的音乐声音.如果用一只手放在硅光电池前面遮住这束闪烁光，则扬声器S的音乐实验装置如图4-75所示，它只要将图4-74中的L₂取掉换成由有机玻璃棒制成的模拟光纤OF,稍微增大D和L之间距离，使由小电珠D发出的光线通过L变成一束会聚光，将光纤OF固定在铁支架上，使时接通A和B的电源，适应增大它们的音量，我们即可从扬声器S中听到A发出的音乐声，这是由于从D发出的已被调制的光经光纤OF传播到硅光电池的受光面上，经过解调后，我们即可从功率放大器B上听到音乐信号发生器发出的音乐.这就是光纤通信的模拟实验.像光通信一样，只要实验一的步骤，即可实验光纤通话了.3、用光位置(强度)调制进行光通信实验：光调制除了光强度调制外，还有光位置调制.光位置调制有几种，我们介绍的是一只小电珠(由稳压电源点燃)发射出来的光束，受到装在扬声器纸盒上的障碍物——硬卡片纸的阻挡，当扬声器发的纸盒发率的变化而改变.也就是说，光强变化规律与扬声器纸盒振动规律相一致，利用这种方法进行的光调制方式叫做光位置调制.同样这种经过光位置调制的光线射到光电探测器上，同样也被还原成声音的电信号，经功率放大器放大后的电信号也能驱动扬声器发出和装有卡片纸扬声器相同的声音.因此用光位置调制也可以进行光通信.具体的实验装置如图4-76所示，使A为具有音乐信号发生器和6伏稳压电源的两种功能，使B为具有音频功率放大器.将小电珠的两电极引线的插头插入A的6伏稳压电源的插座上，将小型扬声器R朝天放在铁板M上，M被固定在铁支架上.接通A的电源，使凸透镜L从D发出光线经L会聚到扬声器纸盒上卡片的顶端，使卡片纸遮住来自L的会聚光的小亮点的二分之一到头插到B的插座上，接通B的电源，适当增大音量输出，我们即可从扬声器S中听到和扬声器R相同的音则S立即变成无声.或者调节扬声器R的高低位置，如果R太高，使来自L的会聚光线全部无阻挡通过，第二部分互感现象的演示实际应用中的各种规格的变压器，就是一种互感器件.通过互感线圈可以将一个电信号从初级线圈传递到一个电信号(例如音乐),从互感线圈的初级线圈发送出去，相距初级线圈数米远的互感线圈的次级线圈A——音乐电信号发生器.B——音频功率放大器.L——互感的初级线圈.阻抗约8Q.放置在装有胶木圆盘的小车C上.L₂——互感的次级线圈.阻抗约500Ω.放置在装有胶木圆盘的小车C2上M:和M——用硅钢片迭成的铁芯.互感线圈可以传递信息(互感无线通信)的实按图4-77将L放在C₁上的圆盘上并和A的输器B的输入端插座相连接.将L₁和L₂并排放置相距50厘米到100厘米；我们接通音频功率放大器B的电源，适当增大B的音量且彼此并不直接用引线相连接，此时扬声器S却发出悦耳的音乐乐曲，此时我们只要关闭音乐信号发生器A的电源则S立即不发音，由此可见S发出声音是通过互感线圈L和L₂和音频功率放大器将音乐的电信号传递到S的.这样互感线圈能将一个电信号从一互感系数的大小与两线圈之间的距离和相对位置有关，并与线圈中有无铁芯有关.在上述的实验中，当我们移动小车C₁或小车C₂将L₂和L之间距离移远；则S的声音变轻，表明此时互感系数减少.反之，当L₂和L之间距离移近，则S的声音变响；以至使喇叭S发生哨叫.表明此时电感系数增大.另外当L₂处于图4-78(a)的并排位置时，和图4-78(b),L和L₂在同一轴线位置时则S声音最响，表明此时互感系数增大.反之，当L和L₂处于如图4-79的互相垂直位置时，则S的声音减小到最轻甚至消失.此时表明互感系数最小.LL当我们再将铁芯M和M₂分别插入线圈L和L₂中，如图4-79所示，此时互感系数增大好多，喇叭S发出声音明显增大甚至哨叫.L在上述实验中，将线圈L(或L₂)放入铝罐D内(图4-80),由于铝罐D上因电磁感应产生涡流，它就阻碍将L₁的信号传递到L₂帮S声音变轻甚至消失.这就是电磁屏蔽现象.4.扬声器和铁芯线圈之间的互感现象演示：(特殊的电磁线圈话筒)如图4-81所示，将线圈L靠近动圈式扬声器R10厘米左右，于动圈式扬声器R中的线圈和L₂组成互感，因此当R发出音乐声音时，由于动圈式扬声器R中的线圈和L₂组成互感，因此当R发出音乐声音时，就可将电信号通过由R中的含铁芯线圈和M₂含铁芯的线圈使S发出声音，这里的M₂含铁芯的线圈L₂的线种特殊的“电磁话筒”作用.本实验富趣味性和启发性.如图4-82所示，将铁芯M插入线圈L2中，将喇叭R的音乐信号发生器A的输出端的连接导线选一根长一些的.此时我们将含铁芯M₂的线圈L₂靠近喇叭R的连接导线，我们也可以从放大器B的喇叭S中听到入端接一只话筒，则我们可以通过互感线圈L和L₂进行无线通话.经我们实验测定，当含铁芯M的初级线圈L和含铁芯M₂的次级线圈L₂相距3～5米左右，我们还能从要听到L发出的信号，即进行无线通话.利大家对互感这个物理概念和互感现象的应用，领会更深刻，并做到理论联系实践.压电陶瓷元件具有明显的压电效应和电致伸缩效应(逆压电效应).当音频电信号加到压电陶瓷片的两个电极上时，就会产生机械振动；压电陶瓷片受到机械振动时(直接的或间接的),两个电极之间就会出现电信号.这里，我用压电陶瓷元件来做几个演示实验，装置简单，现象明显，效果好.压电陶瓷元件的外形如图4-83所示.型号为HTD27A—1型，或HTD20A—1型它的结构是：将一片镀银薄陶瓷片(