分光儀上的綜合與設(shè)計(jì)性物理實(shí)驗(yàn)

前言

　　基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生按教材學(xué)習(xí)如何做物理實(shí)驗(yàn)，學(xué)會(huì)使用基本實(shí)驗(yàn)儀器，學(xué)會(huì)基本量的測(cè)量，學(xué)會(huì)基本的測(cè)量方法和誤差分析，能在實(shí)驗(yàn)室已安排好的儀器設(shè)備上進(jìn)行調(diào)試、測(cè)量、記錄和進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，最后獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。綜合與設(shè)計(jì)性物理實(shí)驗(yàn)是一種在此基礎(chǔ)上較高層次的實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練。它要求學(xué)生自己查找和閱讀各種參考文獻(xiàn)，在教師指導(dǎo)下，根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模约哼x擇實(shí)驗(yàn)方法，自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，自己準(zhǔn)備和搭配儀器，完成實(shí)驗(yàn)，自己研究分析實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的各種問題。教學(xué)實(shí)踐表明，學(xué)生做綜合與設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)時(shí)，能從失敗與成功中受到更多的訓(xùn)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(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心主任并從事實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作。面對(duì)邊疆少數(shù)民族地區(qū)高校實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備緊缺的現(xiàn)狀，如何開展綜合與設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)始終是筆者和同事們面臨的難題。在教學(xué)中，綜合與設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)不像基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)部分那樣穩(wěn)定，可以幾年至十幾年不變地進(jìn)行，綜合與設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)必須不斷推陳出新，每年都要充實(shí)新內(nèi)容，刪除舊實(shí)驗(yàn)，不斷推進(jìn)發(fā)展。有些實(shí)驗(yàn)經(jīng)過幾屆學(xué)生做過后，日臻完善，已經(jīng)沒有多少內(nèi)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(shí)驗(yàn)儀器上，使用新器件、新材料、新方法來增加新內(nèi)容，考慮用基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中的通用儀器設(shè)備和自制器件使綜合與設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)?zāi)鼙３秩の缎浴⑾冗M(jìn)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(shè)備的院校能在現(xiàn)有的貧困條件下，在氣墊導(dǎo)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(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，提高學(xué)生的動(dòng)手能力、研究能力和創(chuàng)新能力，解決缺少儀器設(shè)備的暫時(shí)困難。在綜合與設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)中，使一臺(tái)儀器具有多種用途，不僅可以激發(fā)學(xué)生對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的興趣，而且附件或光學(xué)元件與分光儀的組裝式結(jié)構(gòu)強(qiáng)化了實(shí)際動(dòng)手的過程，對(duì)綜合與設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)非常適用，同時(shí)也推崇用簡(jiǎn)易器材做實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生充分參與實(shí)驗(yàn)的全過程，仔細(xì)體察知識(shí)發(fā)生、發(fā)展的來龍去脈，反復(fù)品味深?yuàn)W但又有趣的物理原理?！　”緯彩占?4個(gè)在分光儀上的綜合與設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。這些實(shí)驗(yàn)都在云南師范大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中心的“基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)”課程教學(xué)中實(shí)踐過，證明可行且效果較好。本書把實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)問題分析討論結(jié)合在一起，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)具有較強(qiáng)的指導(dǎo)性，在對(duì)一些具體實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、問題的剖析和討論中，力圖加強(qiáng)物理概念的準(zhǔn)確性和實(shí)驗(yàn)原理的嚴(yán)密性，較重視實(shí)驗(yàn)中理論的指導(dǎo)作用。本書也總結(jié)了筆者近年來應(yīng)用新材料、新方法改進(jìn)的實(shí)驗(yàn)，給出了一些新設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思想和方法。

內(nèi)容概要

　　《分光儀上的綜合與設(shè)計(jì)性物理實(shí)驗(yàn)》是作者多年物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)．全書系統(tǒng)地介紹了分光儀在光學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用，每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目除了簡(jiǎn)明扼要地給出必要的實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、可提供的器材和參數(shù)外，更多的是對(duì)綜合與設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思想、實(shí)驗(yàn)方法、數(shù)據(jù)處理、實(shí)驗(yàn)誤差、實(shí)驗(yàn)結(jié)果示例、實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的疑難問題等進(jìn)行詳盡的分析和討論，并附有思考題，為教學(xué)工作和學(xué)生學(xué)習(xí)提供了方便?！　　斗止鈨x上的綜合與設(shè)計(jì)性物理實(shí)驗(yàn)》可供高等院校理、工、農(nóng)、林、醫(yī)各專業(yè)的學(xué)生作為普通物理實(shí)驗(yàn)課（光學(xué)部分）的教學(xué)參考書，也可供其他從事物理實(shí)驗(yàn)的科技工作者參考。

書籍目錄

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

章節(jié)摘錄

　　實(shí)驗(yàn)4 測(cè)定薄透鏡曲率半徑和焦距　　【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹俊　。?）學(xué)會(huì)光學(xué)系統(tǒng)的共軸調(diào)節(jié)；　　（2）學(xué)習(xí)阿貝目鏡的自準(zhǔn)直調(diào)節(jié)；　　（3）測(cè)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(cè)透鏡、光具座或測(cè)節(jié)器。　　【設(shè)計(jì)思想】　　對(duì)于薄透鏡焦距和曲率半徑測(cè)定的實(shí)驗(yàn)有許多方法，這些方法都必須涉及測(cè)量距離（物距、像距）等，在測(cè)量中，因無法準(zhǔn)確地測(cè)定光學(xué)元件在光具座上的實(shí)際位置，并且所成的像在一定范圍內(nèi)清楚，即存在焦深問題，測(cè)量結(jié)果引入較大誤差。我們提出一種新的測(cè)量方法來精確地測(cè)定凸透鏡的焦距和曲率半徑，所獲得的結(jié)果幾乎不受焦深和光學(xué)元件的位置測(cè)不準(zhǔn)所帶來的誤差的影響。我們應(yīng)用阿貝自準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)來做測(cè)量儀器的主要元件，使得光學(xué)元件的共軸調(diào)節(jié)十分方便，采用強(qiáng)光源照亮阿貝目鏡上的十字叉絲，提高了測(cè)量的靈敏度，使我們能精確地測(cè)定出被測(cè)凸透鏡的位置。　　【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】　　實(shí)驗(yàn)儀器裝置為一個(gè)阿貝目鏡，在目鏡和叉絲間安裝一個(gè)反射小三棱鏡。光線經(jīng)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(gè)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(shí)驗(yàn)中，首先使用強(qiáng)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(dòng)目鏡使叉絲位于目鏡焦平面上，將叉絲看清楚，再調(diào)節(jié)整個(gè)目鏡和叉絲位置，使物鏡的焦平面與叉絲平面重合，為達(dá)到此位置，可以先暫時(shí)在物鏡右側(cè)垂直放置一塊平面鏡，調(diào)節(jié)叉絲平面，當(dāng)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(shí)，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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