分光儀上的綜合與設(shè)計性物理實驗

前言

　　基礎(chǔ)物理實驗要求學(xué)生按教材學(xué)習(xí)如何做物理實驗，學(xué)會使用基本實驗儀器，學(xué)會基本量的測量，學(xué)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(shè)備上進行調(diào)試、測量、記錄和進行數(shù)據(jù)處理，最后獨立完成實驗報告。綜合與設(shè)計性物理實驗是一種在此基礎(chǔ)上較高層次的實驗訓(xùn)練。它要求學(xué)生自己查找和閱讀各種參考文獻，在教師指導(dǎo)下，根據(jù)實驗?zāi)康?，自己選擇實驗方法，自己設(shè)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(xué)實踐表明，學(xué)生做綜合與設(shè)計性實驗時，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?！　《嗄陙恚P者一直任云南師范大學(xué)物理實驗教學(xué)中心主任并從事實驗教學(xué)工作。面對邊疆少數(shù)民族地區(qū)高校實驗儀器設(shè)備緊缺的現(xiàn)狀，如何開展綜合與設(shè)計性實驗始終是筆者和同事們面臨的難題。在教學(xué)中，綜合與設(shè)計性實驗不像基礎(chǔ)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(shè)計性實驗必須不斷推陳出新，每年都要充實新內(nèi)容，刪除舊實驗，不斷推進發(fā)展。有些實驗經(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)的實驗儀器上，使用新器件、新材料、新方法來增加新內(nèi)容，考慮用基礎(chǔ)實驗中的通用儀器設(shè)備和自制器件使綜合與設(shè)計性實驗?zāi)鼙３秩の缎?、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(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)計性實驗教學(xué)內(nèi)容，提高學(xué)生的動手能力、研究能力和創(chuàng)新能力，解決缺少儀器設(shè)備的暫時困難。在綜合與設(shè)計性實驗中，使一臺儀器具有多種用途，不僅可以激發(fā)學(xué)生對物理實驗的興趣，而且附件或光學(xué)元件與分光儀的組裝式結(jié)構(gòu)強化了實際動手的過程，對綜合與設(shè)計性實驗教學(xué)非常適用，同時也推崇用簡易器材做實驗，讓學(xué)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(fù)品味深奧但又有趣的物理原理。　　本書共收集了14個在分光儀上的綜合與設(shè)計性實驗。這些實驗都在云南師范大學(xué)物理實驗中心的“基礎(chǔ)物理實驗”課程教學(xué)中實踐過，證明可行且效果較好。本書把實驗教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)問題分析討論結(jié)合在一起，對實驗教學(xué)具有較強的指導(dǎo)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(dǎo)作用。本書也總結(jié)了筆者近年來應(yīng)用新材料、新方法改進的實驗，給出了一些新設(shè)計的實驗設(shè)計思想和方法。

內(nèi)容概要

　　《分光儀上的綜合與設(shè)計性物理實驗》是作者多年物理實驗教學(xué)實踐經(jīng)驗的總結(jié)．全書系統(tǒng)地介紹了分光儀在光學(xué)實驗中的應(yīng)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(nèi)容、可提供的器材和參數(shù)外，更多的是對綜合與設(shè)計性實驗的設(shè)計思想、實驗方法、數(shù)據(jù)處理、實驗誤差、實驗結(jié)果示例、實驗教學(xué)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(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)計性物理實驗》可供高等院校理、工、農(nóng)、林、醫(yī)各專業(yè)的學(xué)生作為普通物理實驗課（光學(xué)部分）的教學(xué)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(jié)構(gòu)與調(diào)節(jié)實驗2 測量三棱鏡的折射率實驗3 測定透明介質(zhì)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(yīng)附錄

章節(jié)摘錄

　　實驗4 測定薄透鏡曲率半徑和焦距　　【實驗?zāi)康摹俊　。?）學(xué)會光學(xué)系統(tǒng)的共軸調(diào)節(jié)；　?。?）學(xué)習(xí)阿貝目鏡的自準直調(diào)節(jié)；　　（3）測定薄透鏡的焦距和曲率半徑。　　【儀器用具】　　分光儀、鈉燈、輔助透鏡、平面鏡、待測透鏡、光具座或測節(jié)器?！　　驹O(shè)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(xué)元件在光具座上的實際位置，并且所成的像在一定范圍內(nèi)清楚，即存在焦深問題，測量結(jié)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(jié)果幾乎不受焦深和光學(xué)元件的位置測不準所帶來的誤差的影響。我們應(yīng)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(xué)元件的共軸調(diào)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?！　　緦嶒瀮?nèi)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(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(diào)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(cè)垂直放置一塊平面鏡，調(diào)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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