“全反射”教材分析和教学设计

1教材分析 "全反射"是人教版全日制普通高级中学《物理》(实验修定本·必修加选修)第三册"光的传播"一章的第四节内容.     

可用硬币做的物理实验

介绍了用硬币做简易教具,演示水的表面张力、静电排斥斥力、电磁感应、磁化、磁屏蔽及光的全反射现象等力学、电磁学和光学实验.     

光混合实验仪器的制作

光的混合实验是光学中较为重要的一个演示实验.为此,笔者精心制作了"光混合"实验演示仪,收到了良好的教学效果.现将仪器制作过程及操作方法简单介绍如下.     

关于全反射的实验三则

本文介绍的三个有关全反射的实验,操作简单而且现象明显,可使教学取得满意的效果,又能对学生进行多方面的素质教育.     

基于全反射的透明液体浓度测量装置设计

结合光学原理,利用全反射,设计测量透明液体浓度的实验装置.由亚克力板容器盛装待测液体,研究激光在液体中发生全反射时的光路参数,通过测量两个长度尺寸,计算得到透明液体的折射率,基于透明液体折射率与浓度之间的线性关系,进而得到其浓度.蔗糖溶液和NaCl溶液的测量数据结果表明,折射率的相对误差在0.4%以内,浓度的绝对误差在0.7%以内.该实验装置具有结构简单、操作简便、测量精度高、成本低廉、现象明显等优点.     

全反射现象及其在集成光学中的应用

当光从光密介质nl射向光疏介质n2(n1>n2),入射角θ1。逐渐增大到临界角θc=arc sinn2/n1时,继续增大θl,使θ1>θc,光线将全部被反射回入射光所在的介质,此时,光疏介质中完全没有折射光产生.这就是我们所熟知的光的全反射现象. 全反射是一种普通常见的光学现象.由于全反射时,入射光的全部能量完全被反射而没有折射损失,所以许多光学仪器都利用全反射来改变光线的传播方向和使象倒转;在新兴的光学领域──纤维光学和集成光学中也利用全反射来传导光能量. 然而,全反射现象的实际过程是相当复杂的,远非几何光学中所描述的那么简单.尽管全反射时…     

全反射对偏振态的改变规律及实验验证

基于菲涅耳公式,推导出一束偏振光经过全反射后偏振状态的改变规律,定量计算s光和p光的相位变化以及振幅变化,给出理论公式.并提出一种将光矢量转化为光强的思想,设计实验,以线偏振光为例验证理论公式的正确性,得到全反射对偏振态的改变规律.     

U型光纤传感器液体浓度测量系统的研究

为了测量液体的浓度,设计制作了一个U型光纤传感系统.在固定光源波长以及恒温的条件下,激光光源发出的光信号在U型光纤传感区域发生全反射,并且得到被测液体参数的调制,通过测量光接收端电信号的大小,可以得到被测液体的浓度.整个实验装置结构简单,主要由激光光源、U型光纤传感探头和光接收器件组成.实验以食盐溶液和蔗糖溶液为测量对...     

光的全反射探究式教具及光控音响的制作

针对现有光的全反射教具的不足,采用简易材料设计并制作了光的全反射探究式教具、全反射水槽及光控音响,该教具演示效果好,操作性强.     

“全反射”教学案例

1 教学目标 1.1 知识与技能 (1)知道什么是光疏介质和光密介质及相对性; (2)掌握临界角的概念和发生全反射的条件; (3)了解全反射现象的应用; (4)通过实验培养学生的观察能力,概括出发生全反射的条件,即培养学生的观察、概括能力.     

BSRF XAFS的新进展——全反射XAFS实验方法

开展全反射XAFS研究是BSRF XAFS实验站的发展课题之一．目前关键设备全反射实验样品台已加工完成,正处于安装及系统调试阶段．本文介绍了样品台的结构原理,全反射实验系统的构成、设置调整方案及初步实验结果．此外还讨论了应用该设备可开展的全反射XAFS,DAFS等实验方法．     

光的反射、折射和全反射演示器

利用自制教具演示了光的反射、折射和全反射现象 ,克服了传统实验仪器的不足 .本文介绍了教具的制作和使用方法     

用双棱镜测量液体的折射率

根据光在三棱镜中的色散关系和界面全反射,测量了液体的色散曲线和折射率.该题目作为全国大学生物理竞赛的基础实验试题,考察了学生的理论知识和动手能力.     

耦合诱导的四分之一波长超导谐振器微波传输透明

类似于利用强泵浦光调控介质光学性质实现对原共振吸收光的诱导透明,本文利用实空间量子散射理论研究了如何实现波导光子从全反射到透射的转变.结果表明,通过引入辅助四分之一波长谐振器的耦合,可实现原四分之一波长谐振器对共振微波全反射的透射.利用微纳加工工艺制备了对应上述理论模型的四分之一波长谐振器样品,在极低温条件下对该样品的微波传输特性进行了实验测试,观测到了理论预言的微波波段类电磁诱导透明的部分现象,证实了耦合谐振器的模式重整理论.     

便携式几何光学定律演示仪的制作

实验是物理教学的基础，不论是初中物理，还是高中物理，在讲授光的反射定律、折射定律以及全反射现象时，都需要配以演示实验．现在的几何光学演示仪器的激光光源笨重，还要使用交流电源，携带不便，并且不方便演示光从水中射向空气时的全反射现象．为克服这些不便，笔者利用钢笔     

自制光的全反射演示仪

利用全反射原理,通过改变光疏介质的折射率,使全反射条件在满足与不满足之间转换,进而可使2条主要的出射光线颜色互换,实验现象直观,具有趣味性.     

阶跃光纤的模间色散

利用全反射所产生的相移角导出了全反射光在光纤包层中的横向偏移和光在光纤包层中的渡越时间.考虑光在光纤包层中的渡越时间后导出了模间色散时延差的修正公式,通过模拟计算分析了模间色散随入射角的变化规律.     

基于传输矩阵法讨论光疏介质表面的全反射

探究了光在光密介质与超薄光疏介质界面处的全反射,通过在光密介质中嵌入一光疏介质薄层,利用传输矩阵法,定量地分析了入射角度以及光疏介质的厚度对反射率的影响.数值模拟结果表明,当光疏介质的厚度小于约一个波长时,即使入射角大于全反射的临界角,反射率也不一定会达到1,也就是说,光学隧道效应将会出现.     

透射衍射光栅内全反射级次

当前高功率激光装置系统中, 国内使用透射式衍射光栅进行光束采样, 国外甚至使用光栅聚焦并同时结合谐波分离和采样功能. 高功率激光辐照下, 除了0级透射打靶光以及目标取样光外, 其他级次衍射光的影响也不可忽视, 可能造成诸如鬼像聚焦破坏、时间脉宽测量不稳定、近远场测量噪声等问题. 尤其是透射衍射光栅内部全反射级次会导致光栅出射一系列规律的衍射花样, 造成上述干扰和危害. 首先理论上针对透射式光栅(包括取样光栅和聚焦光栅)进行了相应的计算和分析, 然后从实验上观察并测量了取样光栅内部全反射级次的现象, 并且结合镀减反膜前后的衍射现象进行了讨论, 最后分析并给出了如何消除或规避全反射级次和其他冗余级次影响的方法.     

受抑全反射的微波实验研究

首先回顾了受抑全反射的历史背景和广泛的应用价值,然后分析了受抑全反射的理论机制,得到相应的倏逝波透射率公式;并且建立了一套简单的实验装置系统,研究了受抑全内反射(FTIR)的透射率和空气薄膜厚度、偏振方向之间的关系.所得结果和理论分析符合的很好.