大学物理演示实验

大学物理演示实验

实验报告

71110419 顾兆伦

2011.11

1.大型闪电盘（辉光盘）演示实验

【实验目的】：

观察平板晶体中的高压辉光放电现象。

【实验仪器】：大型闪电盘演示仪

图11 大型闪电盘演示仪

【实验原理】：

闪电盘是在两层玻璃盘中密封了涂有荧光材料的玻璃珠，玻璃珠充有稀薄的惰性气体（如氩气等）。控制器中有一块振荡电路板，通过电源变换器，将12V 低压直流电转变为高压高频电压加在电极上。

通电后，振荡电路产生高频电压电场，由于稀薄气体受到高频电场的电离作用二产生紫外辐射，玻璃珠上的荧光材料受到紫外辐射激发出可见光，其颜色由玻璃珠上涂敷的荧光材料决定。由于电极上电压很高，故所发生的光是一些辐射状的辉光，绚丽多彩，光芒四射，在黑暗中非常好看。

【实验步骤】：

1.将闪电盘后控制器上的电位器调节到最小；

2.插上220V电源，打开开关；

3.调高电位器，观察闪电盘上图像变化，当电压超过一定域值后，盘上出现闪光；

4.用手触摸玻璃表面，观察闪光随手指移动变化；

5.缓慢调低电位器到闪光恰好消失，对闪电盘拍手或说话，观察辉光岁声音的变化。

【注意事项】：

1.闪电盘为玻璃质地，注意轻拿轻放；

2.移动闪电盘时请勿在控制器上用力，避免控制器与盘面连接断裂；

3.闪电盘不可悬空吊挂。

【实验感想】：通过本实验我们看到了小时候只能在科幻电影中看到的场面，在了解了它的原理之后，我对物理产生了更加浓厚的兴趣，知道物理不仅能够做一些很高深的研究，还能将成果很好的应用到现实生活当中，物理真的很强大，也很奇妙。我们每个人都有责任学好物理来更好的服务大众。

2.偏振光干涉演示实验

【实验目的】：

学习偏振光干涉原理。

【实验仪器】：偏振光干涉演示仪

图13 偏振光干涉演示仪

【实验原理】：

偏振光干涉演示仪内的图案分两种：

（1）层数的薄膜叠制而成的蝴蝶、飞机、花朵等图案（中心厚，四边薄），

薄膜内部的残余应力分布均匀。

（2）光弹性材料制成的三角板和曲线板，厚度相等，但内部存在着非均匀分布的残余应力。

白光光源发出的光透过第一个偏振片后变成线偏振光。

线偏振光通过这些模型后产生应力双折射，分成有一定相差且振动方向相互垂直的两束光。这两束光通过最外层的偏振片后成为相干光，发生偏振光干涉。

对于蝴蝶、飞机、花朵等模型，由于应力均匀，双折射产生的光程差由厚度决定，各种波长的光干涉后的强度均随厚度而变化，故干涉后呈现于层数分布对应的色彩图案。

对于三角板和曲线板，由于厚度均匀，双折射产生的光程差主要与残余应力分布有光，各波长的光干涉后的强度随应力分布而变，则干涉后呈现与应力分布对应的不规则彩色条纹。条纹密集的地方是残余应力比较集中的地方。

U形尺的干涉条纹类似于三角板和曲线板，区别在于这里的应力不是残余应力，而是实时动态应力，所以条纹的色彩和疏密是随外力的大小而变化的。利用偏振光的干涉，可以考察透明元件是否收到应力已经应力的分布情况。

转动外层偏振片，即改变两偏振片的偏振方向夹角，也会影响各种波长的光干涉后的强度，使图案颜色发生变化。

【实验步骤】：

1. 轻地从仪器上方抽出仪器内的两种图案，看到它们都是由无色透明的材料制成，原样放回；

2. 打开光源，这时立即观察到视场中各种图案偏振光干涉的彩色条纹；

3. 旋转面板上的旋钮，观察干涉条纹的色彩也随之变化；

4. 把透明U形尺从窗口放进，观察不到异常，用力握U形尺的开口处，立即看到在尺上出现彩色条纹，且疏密不等；改变握力，条纹的色彩和疏密分布也发生变化。

【注意事项】：

取玻璃片也小心轻放，注意安全。

【实验感想】：通过物理下册的学习，我们光的干涉以及偏振光有了理论上的认识，这次演示实验我们对其产生的现象有了感官上的认识。理论结合实际，用理论解释实际现象，用实际现象探索新的理论观念，这是物理之路更加长久、更加平坦的必要条件。

3.声波可见

【实验目的】：

借助视觉暂留演示声波；

【实验仪器】：声波可见演示仪

图6 声波可见演示仪

【实验原理】：

不同长度，不同张力的弦振动后形成的驻波基频、协频各不相同，即合成波形各不相同。本装置产生的是横波，可借助滚轮中黑白相间的条纹和人眼的视觉暂留作用将其显示出来。

【实验步骤】：

1．将整个装置竖直放稳，用手转动滚轮；

2．依次拨动四根琴弦，可观察到不同长度，不同张力的弦线上出现不同基频与协频的驻波；

3．重复转动滚轮，拨动琴弦，观察弦上的波形。

【注意事项】：

1．滚轮转速不必太高。

2．拨动琴弦切勿用力过猛。

【实验感想】：以前对声波的理解只是停留在想像层面，当看到立体存在的声波后感觉非常奇特，本实验很好的利用了视觉暂留原理，使学生能更好的理解物理研究对象。实验对物理原理的应用实在是妙不可言。

通过这次演示实验的参观，我们对物理这门奇妙的学科产生了更加浓厚的兴趣，对物理理论上模糊的地方通过对实际现象的观察有了更清楚的认识，希望以后能多一点实验内容，更大的激发学生们的兴趣，更好的推动物理学科的发展。