对传统分光计的改进

针对利用传统分光计对角度或角位移进行测量时,在某些情况下需要对原始数据进行修正的弊端,国家发明专利GVZ-4ZL201710343376.6设计了一套装置,利用其对传统分光计进行改进,可将传统分光计周期性的刻度转化为线性刻度。相比传统分光计,改进后的分光计有效避免了传统型分光计测量中对原始数据进行修正的问题;相比数字化分光计,改进后的分光计不仅具有较高的测量精度,还能更好的培养学生的动手能力和实验素养。     

可调谐一维特异材料(Metamaterial)的微波传输性质

利用变容二极管制作了可调谐一维左右手组合材料.并对其进行了传输系数测量.实验发现当电压升高时，左手通带将向高频方向移动，而禁带的终止频率保持不变.基于微波传输线理论，给出了这种左右手组合材料的色散方程，实验曲线与理论曲线能够很好地符合. 关键词： 调谐 特异材料 传输系数 变容二极管     

分光计测折射率问题的不确定度分析

分光计是大学物理实验中常用的一种精确测量角度的典型光学仪器.可以用于测量材料的折射率、色散率、光波波长和进行光谱观测等.在光谱学、材料特性、偏振光的研究、棱镜特性、光栅特性的研究中都有广泛的应用.本文以JJY型分光计为例,深入分析在分光计调节过程中的主要误差,研究减少测量不确定度、提高测量精度的方法.     

利用分光计测量光波波长的误差分析

针对大学物理实验中利用分光计测量光波波长的误差进行了分析,得到影响测量精度的主要误差来源包括测量原理理解误区、分光计的调节不到位以及读数的误差;并给出了详细的物理解释。     

微波单缝衍射的实验研究及数值模拟

对微波单缝衍射实验仪器和实验数据进行了分析,建立了微波分光计衍射理论模型,并对其进行了数值模拟计算,发现衍射曲线是单缝和发射源前的矩形喇叭口2次衍射叠加的结果,且与数值模拟计算结果吻合相当好.     

手征介质与陈绝缘体界面附近原子的自发辐射研究

对手征特异材料介质与陈绝缘体材料界面附近二能级原子的自发辐射特性进行了研究.推导计算了手征介质界面及其与陈绝缘体材料界面的反射系数矩阵,并根据并矢格林函数求得此环境下二能级原子自发衰减率的表达式.对手征介质和陈绝缘体材料特性参数影响下的原子自发辐射进行了数值计算,分别对平行和垂直于界面的偶极子自发衰减率进行讨论,并对辐射模式和消逝模式下的自发辐射进行了分析.结果表明,由于手征参量的存在,手征介质界面附近的原子自发衰减率与普通介质相比被增强.陈绝缘体则使得界面附近原子的自发辐射被明显抑制,且当手征参量较大时,陈绝缘体的抑制效应更加显著.     

分光计设计性实验研究

基于分光计的实验是大学物理光学中比较重要的实验,依据光的折射原理,对分光计测量液体折射率的实验原理和方法进行研究,提出了新的实验方案,在实际应用中具有参考价值.实验内容和测量结果符合设计性实验要求,有助于启发学生的创新意识.     

分光计中各种反射像形成的原因及其分析

分光计实验中需要利用反射像来调整仪器和测量角度，在实验中经常会观察到明亮程度不同而形成方法各异的反射像。对这些反射像形成的原因进行分析有助于了解分光计的工作原理和调节方法，缩短调整时间提高工作效率。     

分光计实验中棱镜折射率色散 研究的实验拓展

在分光计实验教学过程中,在完成自准法测量三棱镜的顶角的基础上,让学生把实验中能够清晰观察到的汞灯棱镜光谱中不同波长谱线对应的折射率利用最小偏向角法进行测量,再利用正常色散的柯西经验公式对数据进行拟合,作出n-λ曲线并求出所用材料(三棱镜)的系数A、B、C。通过上述实验内容的拓展,不仅让学生进一步熟悉了最小偏向角法测量三棱镜玻璃折射率的实验操作方法,而且让学生对棱镜玻璃波长色散的物理含义有了定量上的深入理解。     

测量折射率的两种方法

文章对普通大学物理实验中分光计测量介质折射率实验进行总结,介绍了两种能够依托分光计测量介质折射率的方法。并且通过实验对这两种测量方法进行了验证。     

第53届国际物理奥林匹克竞赛实验试题介绍及解答

第53届国际物理奥林匹克竞赛的2道实验试题为“质量测量”和“利用双折射测量厚度”.“质量测量”题目借鉴了基布尔秤的基本思想,涉及胡克定律、安培力、电磁感应定律和弹簧振子共振方面的知识,考查选手的基本测量、数据处理(如曲线改直)、作图和不确定度评定方面的能力;“利用双折射测量厚度”题目要求自行搭建类似分光计的装置,借助光栅衍射进行光谱测量,并结合偏振光干涉来测量双折射材料的厚度,题目对仪器调节的要求比较高,测量数据量也比较大.本文主要介绍实验试题和参考答案.     

分光计调整的有序性操作技巧

大学普通物理运用分光计进行测量的实验中,分光计调整方法的指导得当与否对整个实验效果的影响很大。实验教科书［１］和仪器使用说明书上指出,进行估测后,利用自准式阿贝目镜采用半调法可以调整分光计的转轴与望远镜的光轴垂直。然而,在学生的实际操作过程中,如何进...     

基于分光计的表面等离子体共振实验

在分光计的基础上,利用激光二极管作为光源,自制硅光电池放大电路作为检测元件,自行组装了角度指示型表面等离子体共振传感器综合实验装置.使用该装置可以在分光计上观察表面等离子体共振现象,测量电解质折射率与共振角的关系.     

π0介子寿命的实验研究

QCD(Quantum Chromo Dynamics)手征反常理论主导了π0介子到两个$\gamma $光子的衰变。基于手征反常理论和手征微扰论的修正,对π0介子寿命的理论预测精度高达1%。高精度实验测量π0介子的寿命可以严格检验低能区的QCD理论和手征微扰论。本工作重点介绍了三种测量π0介子寿命的实验方法:直接测量法、双光子反应法和Primakoff测量法。2018版的PDG收录了测量π0介子寿命精度最高的5个实验,并以此给出π0介子寿命的平均值。回顾了这5个实验,其中2004年在美国JLab实验室进行的PrimEx-I实验的测量精度最高,为2.8%。虽然这些实验结果在误差范围内与理论预测相符合,但实验精度还不足以严格检验精度为1%的理论预测。为了进一步提高实验精度,美国JLab实验室于2010年进行了第二次实验PrimEx-II,测量精度为1.57%。将PrimEx实验系列的结果取加权平均,得到总的实验不确定度为1.50%。这是迄今为止对π0寿命最精确的实验测量,在实验误差范围内可以验证QCD手征反常理论的预测。此外,还对PrimEx-II的设备布局和数据分析方法做了简单介绍。     

(RbBi)1/2MoO4陶瓷微波介电性能的远红外反射谱研究

采用固相反应法制备了(RbBi)1/2MoO4陶瓷样品。室温下测量了(RbBi)1/2MoO4的红外反射谱,观察到15个振动模式;利用Kramers-Kronig(K-K)关系对样品的红外反射谱进行数据处理,获得材料的光频介电常数ε∞=2.17,微波频段的外推值为20.56,略小于实际测量值21.4;获得材料的本征品质因数Q×f为11 790GHz,高于实际测量值6 200GHz,说明陶瓷材料的品质因数还有较大提升空间。     

用改进的分光计测量光纤理论数值孔径

为测量光纤数值孔径,对分光计进行改动,将准直管和望远镜系统对调,使准直管可以绕中心轴转动,采用体积小亮度高的LED作光源,并将其固定在准直管进光孔的狭缝处,以产生可以转动的平行光. 用改进后的分光计测量光纤的数值孔径,取得了满意的结果. 该方法简单易行,特别适用于大学层次的物理实验.     

微波布拉格衍射实验内容的扩充和设备的改进

微波布拉格衍射实验在《物理实验》杂志1981.2曾介绍过.对该文已介绍过的内容,本文不再赘述.在近几年教学实践中,我们扩充了一些内容,并且对天津大学制造的微波分光计作了一些改动,现介绍如下:一、消光的观测     

利用色散法探索玻尔氢原子理论测量普朗克常数

普朗克常数是物理学中一个重要的常数,利用测角仪器分光计,探索用玻尔氢原子理论来测普朗克常数。根据最小偏向角测量三棱镜折射率的原理,利用分光计测量三棱镜的折射率来研究光的色散规律,测量棱镜材料对不同波长入射光的折射率,得到棱镜材料的色散曲线和拟合方程。根据玻尔的氢原子理论,用分光计测出氢原子光谱四条谱线（α,β,γ,δ）的偏向角对应的折射率,由科西经验公式计算出相应的波长。     

基于分光计的光栅衍射和双棱镜综合实验设计

分光计的调整和使用实验、光栅衍射实验以及双棱镜干涉实验是目前国内大多数高校开设的实验项目,同时这3个实验也是全国中学生物理竞赛的实验考试内容.本文通过将这3个实验进行有机融合,提出了一套在分光计上实现光栅及双棱镜参数测量的综合实验方案.该实验方案可以实现诸如双棱镜楔角及折射率、光栅常数等物理参数的测量.本文还对提出的综合实验方案进行了可行性分析.本文提出的综合性实验方案,一方面可加强学生对常用光学仪器的掌握和使用能力;另一方面,针对计划参加全国中学生物理竞赛的中学生而言,也可以作为一套实验技能检验的方案.     

全反射法对棱镜折射率的测定

利用分光计测定玻璃棱镜的折射率通常采用最小偏向角的方法,介绍了利用全反射如何测定其折射率,并对测量结果进行了不确定度评定,实验过程中避免了棱镜的拿上拿下和对棱镜台的碰触,使测量精度提高,同时起到开发学生的思维和对知识的灵活应用的作用。