大学物理演示实验小论文(8)

2019-08-03 11:43

(2)在离单缝较远处(满足远场条件)放一屏,在屏上可观察到夫朗和费单缝衍射条纹,它是一组非均匀分布的明暗相间条纹,中央明纹的宽度是其余明纹宽度的两倍;明条纹级次越高亮度越弱。

(3)改变缝宽a,可观察到衍射条纹的变化。缝宽a愈小,中央明纹愈宽,且衍射条纹向两旁扩展。缝宽a扩大,中央明纹变窄,衍射条纹向中央收缩。

2. 不同尺寸的单缝单丝圆孔圆斑衍射

一、演示目的

用激光演示单缝和圆孔的衍射条纹。 二、原理

圆孔衍射的原理与单缝衍射相同,根据惠更斯-菲涅尔原理,在光波照射圆孔的某一时刻,屏后任一点的光振动是圆孔上每一点都作为波源激起球面波在该点光振动的相干叠加,从而产生非均匀分布衍射圆环。尺寸减小时,衍射条纹(或圆环)间距增大,衍射现象更加明显。 三、装置

激光光源,不同尺寸的(单缝,单丝,圆孔,圆斑),屏

四、现象演示

(1)使激光光束垂直照射到单缝上,可在屏上观察到一组明暗相间非均匀分布的衍射条纹。改用不同尺寸的单缝,可观察到衍射条纹的稀疏变化。 (2)把单缝换成不透光的单丝,可观察到类似单缝的衍射条纹。

(3)使激光光束垂直照射到圆孔上,由于光的衍射,在屏上出现非均匀分布的明暗交替的衍射圆环,中央为亮斑(爱里斑)。当圆孔变大时,中央亮斑变小。

(4)把圆孔换成不透光的圆斑,在屏上可观察到类似圆孔的衍射条纹。

3. 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,明纹的宽度变窄、亮度增加,条纹间距增大。 (3)把一维光栅换成二维正交光栅,则屏上形成二维正交的衍射亮点。 (4)使激光光束垂直照射到双圆孔上,则屏上形成双孔干涉和圆孔衍射的叠加图样。改用不同间距的圆孔,衍射图样变化,当圆孔间距减小时,中央亮斑变小,条纹间距变大。

4. 偏振片的起偏和检偏

一、演示目的

用偏振片演示自然光的起偏和偏振光的检偏。 二、原理

偏振片是利用晶体的二相色性原理,只让某一方向(偏振化方向)振动的光通过,而吸收其它方向的光振动。当自然光(光强为I0)经过偏振片(起偏器),能量损失一半,而成为线偏振光(光强为

)。线偏振光通过偏振片(检偏器)时,通光状态与

偏振片的偏振化方向和线偏振光的偏振面的夹角α有关,转动偏振片可看到透过光强呈正弦规律变化,满足马吕斯定律 光。 三、装置

自然光光源,偏振片(两个),屏。

,据此可用偏振片来检验线偏振

四、现象演示

(1) 把一个偏振片(起偏器)放在自然光光源前,观察透射光强,旋转偏振片的偏振化方向,屏上光强没有变化。

(2) 再插入一个偏振片(检偏器),旋转检偏器的偏振化方向时,屏上光强不断变化。当两个偏振片的偏振化方向垂直时,没有光透过;当两个偏振片的偏振化方向平行时,透射光最强。

5. 反射光的偏振

一、演示目的

用偏振片演示反射光的偏振现象,建立反射起偏的物理图象。

二、原理

自然光在两种各向同性介质的介面上反射时,偏振状态要发生变化。当入射角的正切等于界面两侧介质的折射

率之比时,即 ,偏振面与入射面重合的光波将

无反射的全部折射到第二种介质,此时的入射角称为布鲁

斯特角。自然光以布鲁斯特角入射时,反射光将是光振动与入射面垂直的完全偏振光,这就是反射起偏的原理。 三、装置

自然光光源,平面反射镜,偏振片,屏。

四、现象演示

(1)自然光入射到平面镜上发生反射,反射光通过偏振片,旋转偏振片的偏振化方向,屏上光强发生变化,出现极大、极小,但无消光的现象。 (2)调节平面镜与入射光的夹角,使之为布儒斯特角,旋转偏振片的偏振化方向,屏上光强发生变化,有极大和消光现象。

6. 折射光的偏振

一、演示目的

用偏振片演示折射光的偏振现象。 二、原理

自然光在两种各向同性介质的介面上折射时,偏振状态要发生变化,折射光为部分偏振光。 三、装置

自然光光源,平面反射镜,偏振片,屏。

四、现象演示

(1)用偏振片测透射光的偏振性,旋转偏振片的偏振化方向,屏上光强发生变化,出现极大、极小,但无消光的现象,折射光为部分偏振光。

(2)调节平面镜与入射光的夹角,旋转偏振片的偏振化方向,屏上光强发生变化,出现极大、极小,仍无消光现象,折射光为部分偏振光。

7. 双折射现象与双折射的偏振

一、演示目的

观察光通过方解石晶体后发生的双折射现象 二、原理

当光进入各向异性介质(晶体)时,介质中出现两束折射光线的现象叫做双折射。双折射现象具有以下特点:

(1)其中一束折射光始终在入射面内,遵守折射定律,称为寻常光,简称为o光;另一束折射光一般不在入射面内,不遵守折射定律,寻非常光,简称为e光。

(2)光沿晶体的光轴方向传播时,o光和e光不分开,即不发生双折射。 (3)晶体中光线与光轴构成的平面叫该光线的主平面。o光光振动垂直于自己的主平面,而e光的光振动平行于自己的主平面,也就是说,o光和e光都是线偏振光。

(4)当光线入射在晶体的某一晶面上时,该晶面的法线于晶体的光轴组成的平面叫做晶体的主截面。当入射光线在主截面内时,两折射光线均在入射面内。即此情况下,入射面、主截面和o光和e光的主平面重合;o光和e光的光振动互相垂直。 三、装置

旋转式光学综合实验仪、数块方解石晶体、偏振片


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