
作品簡介:
“手持式動態波動光學演示儀”體積小,功能全,把多套儀器能完成的實驗整體到一起,相當于把實驗室裝在書包里,搬到理論課堂上。見設備照片1,儀器由主機、磁性標尺和全套配件組成。主機采用干電池供電,三個開關分別控制總電源和兩個光源;光源采用體積很小的半導體激光模組,分別發出紅光和綠光。儀器前端裝有寬度可調并可測的狹縫,還預留了安裝光柵、多縫板等元件的位置。多組螺絲可以對激光輸出的方向進行調節。
本儀器可完成波動光學中干涉、衍射、偏振等多項實驗的定性演示和定量測量,可用于大學物理、大學物理實驗、光學等課程的教學中。實驗前請閱讀實驗指導書,按規程操作。
首先,調節光路,校準儀器。打開電源,點亮激光器,調節螺絲,使兩紅、綠兩束激光平行射出,通過單縫。
實驗內容一:單縫衍射
首先,定性演示:打開總電源,單獨打開紅光或綠光,調節狹縫寬度,可以定性觀察,當波長一定時,衍射條紋間距與縫寬成反比。同時打開紅、綠光源,可以觀察到,縫寬一定時,衍射條紋間距與波長成正比,見設備照片2。
然后,定量測量:將磁性標尺貼于黑板上,將狹縫寬度調節為0.1mm,讓儀器與標尺距離為5m,把兩束光的衍射條紋同時投射到標尺上,根據中央明紋寬度公式,其中紅、綠光波長分別取650和532nm,則紅、綠光中央明紋的寬度分別為6.50和5.32cm。實驗結果與理論計算符合得很好,見設備照片3。
實驗內容二:光柵衍射
在一維光柵安裝到主機上,把狹縫開到最大,讓兩束激光都能無阻地通過狹縫照到光柵上,觀察衍射圖案。激光的光柵衍射圖案是一給點陣,而且滿足光柵方程,見設備照片4。改用不同光柵常數的光柵,可以進行對比實驗。
把一維光柵換成正交光柵,可以看到正交光柵衍射的二維點陣,而且點距與波長成正比,見設備照片5。
實驗內容三:圓孔衍射
取下光柵,換上圓孔衍射板,調節光路。轉動衍射板,觀察不同直徑的圓孔的衍射效果。
實驗內容四:雙縫干涉
裝上多縫板,調節到適當的位置,觀察不間距的雙縫的干涉效果。根據雙縫干涉的公式,干涉條紋寬度與雙縫間距成反比,與波長成正比。
六、偏振的演示(驗證馬呂斯定律)
裝上偏振組件,該組件由兩個偏振片組成,一個為起偏器,另一個為檢偏器,可共軸旋轉。旋轉檢偏器,可以觀察到光強隨兩偏振片角度的改變而周期性變化,0度和180度最強,90度時消光,這就是馬呂斯定律。
作品名稱:手持式動態波動光學演示儀
完成單位:天津城建大學