
作品简介:
“手持式动态波动光学演示仪”体积小,功能全,把多套仪器能完成的实验整体到一起,相当于把实验室装在书包里,搬到理论课堂上。见设备照片1,仪器由主机、磁性标尺和全套配件组成。主机采用干电池供电,三个开关分别控制总电源和两个光源;光源采用体积很小的半导体激光模组,分别发出红光和绿光。仪器前端装有宽度可调并可测的狭缝,还预留了安装光栅、多缝板等元件的位置。多组螺丝可以对激光输出的方向进行调节。
本仪器可完成波动光学中干涉、衍射、偏振等多项实验的定性演示和定量测量,可用于大学物理、大学物理实验、光学等课程的教学中。实验前请阅读实验指导书,按规程操作。
首先,调节光路,校准仪器。打开电源,点亮激光器,调节螺丝,使两红、绿两束激光平行射出,通过单缝。
实验内容一:单缝衍射
首先,定性演示:打开总电源,单独打开红光或绿光,调节狭缝宽度,可以定性观察,当波长一定时,衍射条纹间距与缝宽成反比。同时打开红、绿光源,可以观察到,缝宽一定时,衍射条纹间距与波长成正比,见设备照片2。
然后,定量测量:将磁性标尺贴于黑板上,将狭缝宽度调节为0.1mm,让仪器与标尺距离为5m,把两束光的衍射条纹同时投射到标尺上,根据中央明纹宽度公式,其中红、绿光波长分别取650和532nm,则红、绿光中央明纹的宽度分别为6.50和5.32cm。实验结果与理论计算符合得很好,见设备照片3。
实验内容二:光栅衍射
在一维光栅安装到主机上,把狭缝开到最大,让两束激光都能无阻地通过狭缝照到光栅上,观察衍射图案。激光的光栅衍射图案是一给点阵,而且满足光栅方程,见设备照片4。改用不同光栅常数的光栅,可以进行对比实验。
把一维光栅换成正交光栅,可以看到正交光栅衍射的二维点阵,而且点距与波长成正比,见设备照片5。
实验内容三:圆孔衍射
取下光栅,换上圆孔衍射板,调节光路。转动衍射板,观察不同直径的圆孔的衍射效果。
实验内容四:双缝干涉
装上多缝板,调节到适当的位置,观察不间距的双缝的干涉效果。根据双缝干涉的公式,干涉条纹宽度与双缝间距成反比,与波长成正比。
六、偏振的演示(验证马吕斯定律)
装上偏振组件,该组件由两个偏振片组成,一个为起偏器,另一个为检偏器,可共轴旋转。旋转检偏器,可以观察到光强随两偏振片角度的改变而周期性变化,0度和180度最强,90度时消光,这就是马吕斯定律。
作品名称:手持式动态波动光学演示仪
完成单位:天津城建大学