北京交通大学物理演示实验资料完整版2012年光棍节版(3)

4、 分别调出一个、三个、五个波腹，验证是否满足

5、实验完毕，将频率旋钮调到最小，关闭电源。

四、思考题

1、 本实验中，波速是多少？你能说明波速与频率无关吗？

2、 本实验中，若固定频率而改变张力，情况会怎样？

3、 永久磁铁放在导线的中点能否形成两个波腹的驻波？为什么？若放在两端呢？

3、看得见的声波

实验目的：

用巧妙的方法来展示声波在振动时产生的波形。

实验原理：

通过直接将乐器弦的振动转化为可视的波来揭示声音的性质。转动转轮，再拨弹吉它，改变光带移动的速率，当二者一致时，就能清晰地看到琴弦振动的波形。这个波形跟它所发出的声波相对应。

实验仪器：

实验操作：

转动转轮，拨动琴弦，观察声波的形状。

讨论与思考：

转轮的速度会影响看到的声波的形状吗？

4、昆特管

实验目的：

观察驻波现象

实验原理：

在常规反射地震勘探中,接收地震有效波的频率范围一般在3hz～300hz之间,并要求传感器在此频率范围内对振动的相位和振幅响应是线性的、稳定的。率和振幅均匀相同、振动方向一致、传播方向相反的两列波叠加之后形成的波。 在以后的任何时刻, 所有这些次波波面的包络面形成整个波在该时刻的新波面在该时刻的新波面.“次波” 假设能解释： 直线传播、 反射、 折射、晶体的双折射困难： 倒退波 的存在， 无法计算振幅（没有涉及波长振幅相位）8三. 菲涅耳对惠更斯原理的改进1 . 改进：根据“波面” 假设 补充了振幅相位的定量表示式， 增加了“次波相干叠加” .22. 惠更斯惠更斯－菲涅耳原理:菲涅耳原理:9p点的光强是由显露的某波面s上所有面元 ds出 的次波在该点相干叠加的结果。

实验仪器：

实验操作：

1.将信号源电压输出调至最低，打开信号源；

2.信号频率调至某一参考值附近，调节频率微调旋钮至管内形成驻波。此时能看到激起的片状水花（若现象不明显可适当增大电压值）；

3.依次观察在各参考频率下管内出现驻波的情况；

4.依次观察在不同电压幅度下驻波振幅的变化。

讨论与思考：

1. 如果昆特管的地面是平的，那么看到的图案将有何不同？

2. 开口式的共振与闭口式的共振有何不同？若昆特管的两端都是开口的，那么管中还会形成驻波图案吗？请阐述你的理由。

注意事项：

1.改变频率之前先降低输出电压，调好频率后再增大电压，以免声音太大。

2.注意提醒学生，声波是一种纵波，观察纵波的驻波现象。

5、弹簧片的受迫振动与共振演示

实验目的：

利用长短不同的弹性刚片在周期性外力的作用下做强迫振动，当弹性片的固有频率与强迫外力频率相同时产生共振现象。调节频率，观察在弹性片中形成的驻波。

实验原理：

一个振动系统，如果没有能量的不断补充，振动最终会停下来。因此，为了获得稳定的振动，通常对系统加一个周期性的外力，称为策动力。在周期性的策动力作用下的振动为受迫振动。理论计算表明，受迫振动在稳定后的振动频率与策动力的频率相同。振幅与策动力的频率有关系。策动力的频率公式

（1）

式中为系统固有频率，为阻尼系数。当策动力的频率满足式（1）时，则系统振幅达到最大，称为共振。

一般因为阻力很小，所以共振的条件可以近似写为：

（2）

即当策动力的频率与固有频率相同时发生共振现象。

系统的固有频率一般与系统的弹性系数和惯量有关系。在惯量相同的情况下，弹性越大，固有频率越大；在弹性相同时，惯量越大，固有频率越小。所以，由同种材料做成的截面相同的弹簧片，越长的固有频率越小。

实验仪器：

实验操作：

1．将仪器放置在水平桌面上，按通电源，仔细调节电源电压，使电机转速逐渐增快，可观察到弹性刚片从长到短逐个振动。

图2-l2（见27、28页）表示激振频率为ihz，振动位移幅值分别为±（1-8）毫米的位移一恢复力图，图2-14（见29页）则为图2-12的合图，由图2-14同频率不同振幅的八条迟滞回线分析可知，大挠度刚丝绳弹性联轴器的动刚度与振动幅值有关，同时，从迟滞回线面积（表示联轴器阻尼所耗散的能量）可知联轴器的阻尼与振动幅值也有关，即联轴器的动刚度和阻尼均是振幅的非线性函数。频率低的光波动性更强频率高的光为了验证光具有波动性某同学采用下列做法其中可行的是()让一束光照射到一个轻小物体上观察轻小物体是否会振动让一束光通过一狭缝观察是否发生衍射现象让一束光通过一圆孔观察是否发生小孔成像以上做法均不可行解析：光波是一种概率波不能理解为质点参与的振动故a不可行．经过狭缝的光在屏上能产生明暗相间的衍射条纹故b可行．光c不可行．答案：。装在音叉两臂四周的电磁铁使音叉产生固定振幅和频率的振动。

3．调节到一定频率时（调节电压），在较长的刚片中可观察到驻波现象。

注意事项：

因电机最大额定电压为24伏，切记调节输出电压时不要超过24伏，以免损坏电机。

一、演示目的

观察压缩、拉审产生双折射。

二、原理

当光进入各向异性介质时，介质中出现两束折射光线的现象叫做双折射。由于外加机械应力，可使光学各向同性媒质变为光学各向异性媒质，从而具有暂时双折射性质。

三、装置

旋转式光学综合实验仪、试验样品（有机玻璃）、偏振片

四、现象演示

1. 将普通光源、偏振片P1、接收屏共轴放置。普通光源发出的平行光，经偏振片P1后在屏上光斑，旋转偏振片P1亮度无变化也没有出现消光现象，说明入射光为自然光（检偏）。

2. 垂直插入偏振片P2，旋转偏振片P2，可观察到消光现象，说明经偏振片P1出射的光为线偏光。

3. 在偏振片P1、P2 (P1和P2偏振化方向相互垂直)之间垂直插入有机玻璃试样。由于试样是非晶体，因此在屏上无光出现（不发生双折射现象）。

4. 逐渐拧紧螺丝（不要用力过猛，防止试样破碎），就可见到美丽的色线花纹。可在偏振片P2和接收屏之间放上聚光镜，效果更佳。

9. 偏振光的干涉

一、 原理：

二、色偏振

三、实验步骤

1、 打开投影仪电源，调节光源使其平行照在观察屏上；注意，投影仪光源发热，使后要及时关闭电源。

2、 在光路中放入偏振片、透镜、晶片，调节同轴等高；

3、 调节透镜与屏的距离，使干涉图象成像清晰；

4、 旋转起偏器，观察干涉图象颜色的变化。

思考题：1、对照原理，说明实验中各个器件的作用是什么？

2、旋转起偏器，颜色为什么变化？发生怎样的变化？

3、本实验中晶片若换成单轴晶片（如方解石晶片），用单色光和白光两种光源分别实验，干涉结果会怎样？

10、视觉暂留

实验目的：

研究人眼的视觉暂留特性。

实验原理：

人眼在观察景物时，光信号传人大脑神经，需经过一段短暂的时间，光的作用结束后，视觉形象并不立即消失，这种残留的视觉称“后像”，视觉的这一现象则被称为“视觉暂留”。其具体应用是电影的拍摄和放映。原因是由视神经的反应速度造成的，其时值是二十四分之一秒。是动画、电影等视觉媒体形成和传播的根据。

眼睛感受光线，是因为眼内视网膜上的感光细胞中，感光色素吸收相应的光线发生化学变化，产生电信号刺激视神经，传递到大脑产生光感。每个脑眼由一个感光细胞和一个色素细胞构成。这种损伤主要分为两类：蓝光直接与视觉感光细胞中的视觉色素反应所产生的损伤，以及蓝光与视网膜色素上皮细胞中的脂褐素反应所引发的损伤。

演示仪器利用人眼的视觉惰性即视觉暂留结合频闪灯的特殊作用，演示了电影成像的原理。在未打开频闪灯时，台阶和弯杆的运动岁转盘转动，看不出一定的规律。打开频闪灯后，调节频率使频闪灯闪亮的时间间隔与两相邻台阶经过同一位置的时间间隔相同或成整数倍，由于眼睛的视觉暂留，我们感觉台阶已经静止，但弯杆却在不断变换，便形成了弯杆爬台阶的动画场面。

实验仪器：

实验操作：

1. 打开电机开关；

2. 电机转动平稳后，打开频闪灯开关，适当调节频闪灯频率的粗调（转换开关）、细调（电位器）旋钮；直到看到白色的台阶稳定不动，红色的小棍在台阶上跳动；

3. 实验结束后，分别关闭频闪灯和电机开关。

11、光纤干涉

12、红外立体电视

13、与自己握手