第三章 光学仪器-高中物理实验仪器配备与使用

三 !!!!!!!!! 光学仪器 ! 第一节 ! 光的折射全反射实验器 ! !! 一! 光的折射全反射实验器的结构与原理 图 1/' 如图 1/' 所示$光的折射全反射实验器为 整体组装式结构(实验时取出仪器即可使用( 仪器由激光光源&内置电池盒+开关以及分束 器'+标有角度值的刻度盘+盛液体的扁平圆盒 &水槽'以及各种形状的玻璃砖组成(在水槽 中加入水$可进行液体介质反射和折射实验2 松开滚花螺母$取下水槽$将试样铁柱安置在中 心小孔之中$即可进行固体介质的反射和折射 实验(装上分束器$形成三束光$可进行各种成 像光路和简单光学系统原理的学生分组实验( !! 二! 教学规格配置与要求"教育部 #+!+ 年文件要求# 光的折射全反射实验器教学规格配置与要求见表 1/' ( 表 $"! ! 光的折射全反射实验器教学规格配置与要求 编号 名称 功能 单位数量 配备要求 必修 选修 系列 ' 系列 % 系列 1 执行标 准代号 分类与 代码 %(&'( 光的折射全 反射实验器 套''%( # # %(&'- 激光光学 演示仪 几何光学和物 理光学实验台''% # # UV&1(& U%&%'1 '( 第三章 ! 光学仪器 ! 续表 编号 名称 功能 单位数量 配备要求 必修 选修 系列 ' 系列 % 系列 1 执行标 准代号 分类与 代码 %(&%% 光导纤维 应用演示器 台 ' # # UV&14, U%&%'0 %('&1 手持直视 分光镜 套 4 $ UV!N&1-( U%%((& !! 三! 光的折射全反射实验器的使用 !一" 光在固体介质中的反射#折射和全反射实验 '$ 打开包装袋$取出仪器$取下水槽$选择合适的光学元件&通常选用半圆形 玻璃砖'$将其铁柱插入刻度盘中间的圆孔$在磁铁作用下$玻璃砖将自动固定在刻 度盘上( %$ 取两节 ( 号电池装入电池盒$打开开关$一束红色激光发出$在刻度盘上形 成一条红色光线$光线从空气进入玻璃砖$在玻璃砖表面反射形成反射光线$透射 光线在另一侧形成折射光线$可以直接读出入射角+反射角以及折射角( 1$ 一手扶住仪器底座$另一手转动激光光源手柄$可以改变入射角$观察不同 入射角对应的反射角和折射角的变化规律( 4$ 改变入射光线$使得光线沿半圆形玻璃砖半径方向入射$再从玻璃砖的直 线边透射出来$逐渐增大入射角$当折射角等于 ,&d 时$折射光线消失$出现全反射 现象$这时对应的入射角为临界角( ($ 换上全反射棱镜$让光线分别从直角边和斜边垂直入射进入玻璃砖$可以 观察到光的全反射现象( !二" 光在透明液体中的反射#折射和全反射实验 '$ 打开包装袋$取出仪器$把仪器放在水平桌面上$在水槽里加入' % 容积的透 明液体&通常为水'$使得水平面和水槽的十字刻度线的水平线对齐( %$ 取两节 ( 号电池$装入电池盒$打开开关$一束红色激光发出$在刻度盘上形 成一条红色光线$光线从水槽的圆周壁射入$从空气进入水中$在水面反射形成反射 光线$透射光线在另一侧形成折射光线$可以直接读出入射角+反射角以及折射角( 1$ 一手扶住仪器底座$另一手转动激光光源手柄$可以改变入射角$观察不同 入射角对应的反射角和折射角的变化规律( ') 4$ 改变入射光线$使得光线从水槽下半部分沿半径方向入射$再从水面透射 出来$逐渐增大入射角$当折射角等于 ,&d 时$折射光线消失$出现全反射现象$这时 对应的入射角为临界角( ($ 实验结束后$关闭电源$倒掉液体并将水槽擦干$再将光学元件和仪器装进 包装袋里( !! 四! 光的折射全反射实验器使用注意事项 '$ 不要用手直接接触光学元件的工作面$只可拿其棱边(若光学元件工作表 面受到指纹或其他污染$可用蘸中性洗涤剂溶液的无尘布轻擦元件表面$再用干燥 脱脂棉球轻轻擦干水渍( %$ 光学元件是由光学塑料及玻璃制品制成的$易碎$使用时应轻拿轻放$请勿用力 敲击碰撞( 1$ 本仪器使用两节 ( 号电池作为电源& 1^ 直流'$装入电池时请认准正负极$ 切勿装反(若仪器长时间不用$须取出电池( 4$ 注意保护刻度盘表面涂层和水槽侧表面$避免硬物将其划伤(若水槽表面 被划伤$将引起光束衍射$影响演示效果( ($ 实验结束后$将仪器擦干$并和光学元件一道装入包装袋内$放于通风干燥 处$以防光学元件受潮发霉( !! 五! 常见故障与排除方法 '$ 激光器发射不出激光(先检查电池电压是否足够$再判断开关是否接触不 良$可以用欧姆表电压挡测量激光器两端电压是否满足要求(如果一切正常$可能 是激光器损坏$须更换一个激光器( %$ 水槽表面污染$光束发散$此时须更换水槽( 1$ 若玻璃砖上的铁柱脱落$可使用 (&% 胶水将铁柱固定在原来位置( ! 第二节 ! 双缝干涉演示器 ! !!