分光儀上的綜合與設計性物理實驗

前言

　　基礎物理實驗要求學生按教材學習如何做物理實驗，學會使用基本實驗儀器，學會基本量的測量，學會基本的測量方法和誤差分析，能在實驗室已安排好的儀器設備上進行調試、測量、記錄和進行數據處理，最后獨立完成實驗報告。綜合與設計性物理實驗是一種在此基礎上較高層次的實驗訓練。它要求學生自己查找和閱讀各種參考文獻，在教師指導下，根據實驗目的，自己選擇實驗方法，自己設計實驗，自己準備和搭配儀器，完成實驗，自己研究分析實驗中發(fā)現(xiàn)的各種問題。教學實踐表明，學生做綜合與設計性實驗時，能從失敗與成功中受到更多的訓練，整體素養(yǎng)和能力將得到提高?！　《嗄陙?，筆者一直任云南師范大學物理實驗教學中心主任并從事實驗教學工作。面對邊疆少數民族地區(qū)高校實驗儀器設備緊缺的現(xiàn)狀，如何開展綜合與設計性實驗始終是筆者和同事們面臨的難題。在教學中，綜合與設計性實驗不像基礎實驗部分那樣穩(wěn)定，可以幾年至十幾年不變地進行，綜合與設計性實驗必須不斷推陳出新，每年都要充實新內容，刪除舊實驗，不斷推進發(fā)展。有些實驗經過幾屆學生做過后，日臻完善，已經沒有多少內容可供探索研究了，就要淘汰，這就要求我們教師在傳統(tǒng)的實驗儀器上，使用新器件、新材料、新方法來增加新內容，考慮用基礎實驗中的通用儀器設備和自制器件使綜合與設計性實驗能保持趣味性、先進性、創(chuàng)新性。因此，本書僅僅是拋磚引玉，使邊疆地區(qū)缺少儀器設備的院校能在現(xiàn)有的貧困條件下，在氣墊導軌、物理天平、示波器、分光儀等常用儀器上較好地完成綜合與設計性實驗教學內容，提高學生的動手能力、研究能力和創(chuàng)新能力，解決缺少儀器設備的暫時困難。在綜合與設計性實驗中，使一臺儀器具有多種用途，不僅可以激發(fā)學生對物理實驗的興趣，而且附件或光學元件與分光儀的組裝式結構強化了實際動手的過程，對綜合與設計性實驗教學非常適用，同時也推崇用簡易器材做實驗，讓學生充分參與實驗的全過程，仔細體察知識發(fā)生、發(fā)展的來龍去脈，反復品味深奧但又有趣的物理原理?！　”緯彩占?4個在分光儀上的綜合與設計性實驗。這些實驗都在云南師范大學物理實驗中心的“基礎物理實驗”課程教學中實踐過，證明可行且效果較好。本書把實驗教學內容與教學問題分析討論結合在一起，對實驗教學具有較強的指導性，在對一些具體實驗現(xiàn)象、問題的剖析和討論中，力圖加強物理概念的準確性和實驗原理的嚴密性，較重視實驗中理論的指導作用。本書也總結了筆者近年來應用新材料、新方法改進的實驗，給出了一些新設計的實驗設計思想和方法。

內容概要

　　《分光儀上的綜合與設計性物理實驗》是作者多年物理實驗教學實踐經驗的總結．全書系統(tǒng)地介紹了分光儀在光學實驗中的應用，每個實驗項目除了簡明扼要地給出必要的實驗原理、實驗內容、可提供的器材和參數外，更多的是對綜合與設計性實驗的設計思想、實驗方法、數據處理、實驗誤差、實驗結果示例、實驗教學中的疑難問題等進行詳盡的分析和討論，并附有思考題，為教學工作和學生學習提供了方便?！　　斗止鈨x上的綜合與設計性物理實驗》可供高等院校理、工、農、林、醫(yī)各專業(yè)的學生作為普通物理實驗課（光學部分）的教學參考書，也可供其他從事物理實驗的科技工作者參考。

書籍目錄

前言實驗1 分光儀的結構與調節(jié)實驗2 測量三棱鏡的折射率實驗3 測定透明介質的折射率實驗4 測定薄透鏡曲率半徑和焦距實驗5 菲涅耳雙棱鏡折射率和銳角的測量實驗6 用雙棱鏡干涉測定光波波長實驗7 牛頓環(huán)..實驗8 單縫和雙縫衍射的光強分布實驗9 光柵衍射實驗10 偏振光的觀測與分析實驗11 菲涅耳反射公式研究實驗12 用偏振光測定液體的折射率實驗13 用多元線性回歸法求柯西色散公式實驗14 塞曼效應附錄

章節(jié)摘錄

　　實驗4 測定薄透鏡曲率半徑和焦距　　【實驗目的】　?。?）學會光學系統(tǒng)的共軸調節(jié)；　?。?）學習阿貝目鏡的自準直調節(jié)；　?。?）測定薄透鏡的焦距和曲率半徑?！　　緝x器用具】　　分光儀、鈉燈、輔助透鏡、平面鏡、待測透鏡、光具座或測節(jié)器。　　【設計思想】　　對于薄透鏡焦距和曲率半徑測定的實驗有許多方法，這些方法都必須涉及測量距離（物距、像距）等，在測量中，因無法準確地測定光學元件在光具座上的實際位置，并且所成的像在一定范圍內清楚，即存在焦深問題，測量結果引入較大誤差。我們提出一種新的測量方法來精確地測定凸透鏡的焦距和曲率半徑，所獲得的結果幾乎不受焦深和光學元件的位置測不準所帶來的誤差的影響。我們應用阿貝自準直望遠鏡系統(tǒng)來做測量儀器的主要元件，使得光學元件的共軸調節(jié)十分方便，采用強光源照亮阿貝目鏡上的十字叉絲，提高了測量的靈敏度，使我們能精確地測定出被測凸透鏡的位置。　　【實驗內容】　　實驗儀器裝置為一個阿貝目鏡，在目鏡和叉絲間安裝一個反射小三棱鏡。光線經過小三棱鏡反射后將叉絲上半部分照亮。故由目鏡看去，這個小三棱鏡將叉絲上半部遮住，只能看到叉絲下半部分[圖4.1（a）]。實驗中，首先使用強光源L和全反射小三棱鏡照亮分劃板和十字叉絲，隨后，前后移動目鏡使叉絲位于目鏡焦平面上，將叉絲看清楚，再調節(jié)整個目鏡和叉絲位置，使物鏡的焦平面與叉絲平面重合，為達到此位置，可以先暫時在物鏡右側垂直放置一塊平面鏡，調節(jié)叉絲平面，當從物鏡射出的平行光線落在平面鏡上，并沿光路反射，在叉絲平面上成像時，可以通過阿貝目鏡看到清晰的十字像與叉絲重合[圖4.1（b）]。

圖書封面

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