光的色散实验组合演示仪

针对沪科版八年级物理第四章第4节“光的色散”演示实验的不足,设计制作了一种光的色散实验组合演示仪,能够完成光的色散、光的混合和物体颜色共5个演示实验,帮助学生更好地理解相关概念和原理,从而提高课堂教学效果.     

做好光的色散演示的体会

光的色散知识是讲授光的干涉和衍射的基础,做好光的色散的演示是教学中的重要步骤,因为它既是为学生提供了学习理论的事实根据,使学生获得感性知识,又是通过介绍牛顿研究光的色散的实验,使学生从中了解科学家如何用观察和实验来研究物理现象的科学思想方法。本文,试就如何做好光的色散演示谈些肤浅的体会。     

色偏振演示实验的改进

目前在大学物理课程中讲授偏振光干涉时，都少不了要随堂演示色偏振实验．但基本上都以改变晶片厚度来形成干涉彩色图象．本文采用改变晶片折射率的方法来演示色偏振现象，这一方面可开拓，学生研究问题的思路，另一方面使物理实验和实际应用能紧密结合起来．一、平行的平面编振光的色偏振原理偏振光干涉实验装置如图1所示．当二块平行放置的偏振片M和N互相正交，且未引入晶片C时，没有光能通过偏振片N，当引入一个光轴平行于晶面的晶片C后，则在偏振片N后的视场中可见到光．若光源为白光，且为平行光，则对一定厚度的晶片C，出射的光呈…     

白天,教室里的一道“彩虹”——白光色散实验的可见性研究和装置的制作

白光色散实验是初中科学中一个重要的演示实验,传统的实验装置做出的实验效果并不理想,我们根据实验原理重新制作了一个"白光色散实验"的装置,收到了很好的效果。     

陀螺三色板小实验的改进

初中物理第二册第31页有一个用陀螺三色板演示白光的合成的小实验。学生自制陀螺三色板做实验后,我们发现如下问题:1.学生旋转陀螺的技术不易掌握,若制得不合要求陀螺就旋转不起来;2.陀螺底部若制成尖头,那么陀螺着地点总固定在一点,当陀螺轴有点倾斜时,就会产生进动,随着进动的加剧而越来越倾斜,不一会儿就触地停止;3.陀螺底部若制成圆头时,着地点在不断地移动,若着地表面不平滑,陀螺就会触地停止。学生针对上述问题,对这个小实验进行了改进,现介绍如下。     

反射式偏振光干涉彩色显示屏的制作

<正>众所周知,白光是由多种频率的单色光组成的复色光。因此可以利用棱镜的色散原理获得白光的彩色光谱,也可以利用干涉或衍射装置获得白光的彩色光谱。但是还有一种将白光分光的方法,这就是偏振光干涉。更神奇的是只用一块偏振片及若干张透明薄膜就可以产生彩色的图形。下面就介绍一个由本文作者设计的白光照射下实现反射式偏振光干涉的演示仪。1.偏振光干涉原理     

θ调制板的改进

θ调制板是光学“空间滤波”实验中的重要器件。目前,多数院校采用“天安门”图样,把它置于白光源的阿贝成象光路中(作物),经滤波后象面可得兰天、红楼、绿地的彩色图象,如图1所示。我们作如下改进后,不仅可以演示光学空间滤波,同时能演示彩色混合,在教学上收到一举两得的效果。自然学生对此实验的兴趣更浓。     

用喷雾器做“彩虹”实验

做好光的色散演示,对提高学生认识色散本质十分重要。但只用三棱镜做色散演示显得不够充分。学生正确认识“雨后天晴,天空出现彩虹”的色散现象还有助于树立辩证唯物主义观点和丰富生活知识。几年来,我们用喷雾器做彩虹实验收到了良好效果。具体做法是:在阳光充足的时候,背向太     

如此做"三棱镜色光复合实验"观察到的是假象

国内外不少教材，在讲色散时常常提到用图1所示的方法，即用两个同样的三棱镜相互倒置且贴近的方法，演示经过第一个三棱镜色散的光，再通过第二个三棱镜后又复合为白光．     

运用投影仪实现直接混色法合成白光实验

论述了用调压器调节投影仪光强度的方法,用三台投影仪经过滤色片产生三种基本色光,进行直接混色法合成白光实验演示的做法和结果.     

光的合成与色散演示仪——LED光照明控制系统

装置为光的合成与色散演示仪。通过调制单片机输出脉冲的占空比可以控制三色LED灯红光、绿光及蓝光的输出亮度,从而合成不同的颜色,相当于模拟电脑系统中的24位真彩色颜色输出。利用凸透镜将光聚焦在白屏上以观察到不同颜色光的合成;用透射光栅代替凸透镜,可以演示光的色散现象。装置可以演示纯色输出、两色等比例输出以及三色等比例输出的合成与色散,同时也可以演示不等比例的输出,调节不同颜色单色光的亮度从而合成其他颜色。可以用于课堂演示教学,是一个简易而有效的教具。     

全固态激光中的光谱合成技术

对多种全固态激光中的光谱合成技术进行了探讨和研究，包括光纤激光、Yb:YAG板条激光和半导体激光。对于光纤激光，探讨了基于单个多层介质膜（MLD）光栅、一对MLD光栅、多个体布拉格光栅三种衍射光学元件的光谱合成技术中色散造成的光束质量退化问题，指出子束光谱线型的二阶矩全宽决定了光束质量的退化量，但所允许的光谱宽度又依赖于具体的技术选择途径。进而比较了三种光谱合成方案的优缺点。对于固体激光，实验演示了基于Yb:YAG晶体的板条激光实现光谱合成的原理可行性。通过设计一个基于MLD光栅的振荡器内的光谱合成装置，实现了7束子激光最高241 W的光谱合成输出，合成后光束质量β因子约4.1，表明大功率Yb:YAG板条激光具有通过光谱合束技术实现功率进一步提升的潜力。对于半导体激光，提出并设计了大模场外腔半导体激光+快轴光谱合成的技术。实验演示了9个1 mm宽LD芯片沿快轴方向的光谱合成，用β因子评价合成后的光束质量，在慢轴方向β≈6.3，在快轴方向β≈1.6，表明快轴光谱合成造成的光束质量退化是完全可控的。     

光学元件群延迟的直接测量

提出了一种测量群延迟的新方法,利用白光干涉仪产生的光谱干涉,通过时间频率联合分析直接得出群延迟,减小了传统相位差分方法产生的误差,并通过测量结果减去系统背景,进一步提高了光学元件色散测量的准确度. 该方法适合于具有复杂色散光学元件群延迟和色散的准确测量,也适合于慢光器件群速度延迟的测量. 关键词： 色散测量 白光干涉 时间频率分析 超快激光     

实验观察到的三棱镜色散的真实情景

图1是英国中学物理教科书Longman Physics（11-14）中的一幅彩色插图（图中三棱镜左侧显示的一条白光，三棱镜内部及右侧显示的是色散的彩色光，从上到下依次是分界清楚的红、橙、黄、绿、兰、靛六色，没有紫色），插图原文注解是：White light can split into the colours of the spectrum using a prism．     

白光LED光谱特性及司辰节律因子

为分析白光LED的光-电-热特性及其变化,在热沉温度和驱动电流可控的条件下,测试了温度、电流对白光LED光谱分布的影响,建立了白光LED光功率和光谱蓝白比(蓝光光谱光功率与白光光谱光功率的比值)预测模型。相关性分析显示光谱蓝白比、色温及司辰节律因子之间高度相关,光谱蓝白比与色温、光谱蓝白比与司辰节律因子均存在线性关系,表明由光谱分布变化预测光谱色温漂移及其非视觉生物效应的可能性。实验结果表明,白光LED光功率、蓝白比、色温及司辰节律因子的预测值与实测值吻合较好,最大预测误差分别不超过4.22%、1.54%、1.31%和2.15%;同时,白光LED光谱蓝白比可作为一种有效手段,用于预测光谱色温及司辰节律因子,进而评估其光学特性和非视觉生物效应。     

用衍射级间干涉编码法作彩色透明片的档案存贮

本文提出一种在白光信息处理系统中用一块二维的正交黑白Ronchi光栅的衍射级间干涉来形成三原色正弦光栅做彩色编码的新技术.它在作彩色透明片的档案存贮时具有操作简单方便、能有效地避免莫尔条纹实现变频编码及一次完成的优点.可得到令人满意的分辨率和色彩.理论分析与实验结果相符.     

光子晶体光纤非线性光谱特性的理论与实验研究

光子晶体光纤具有特殊的导光机制和结构可调性,可以产生奇异的色散特性及高非线性,为非线性光纤光学领域的研究提供了新的条件。受多种非线性光学效应的共同作用,在不同泵浦光脉冲参数条件下,不同结构参数及传输特性的光子晶体光纤能产生丰富的非线性光谱。利用分步傅里叶方法求解非线性薛定谔方程,模拟飞秒激光脉冲在光子晶体光纤中的传输过程,获得输出光谱与入射光脉冲参数(泵浦光峰值功率P、泵浦光波长λ、光脉冲形状、光脉冲宽度T_FWHM)、光纤结构参数(孔间距Λ、空气填充比d/Λ、光纤长度z)、传输特性(色散、非线性系数)的关系,分析拉曼孤子、色散波、自相位调制等非线性效应产生的光谱特性。利用光子晶体光纤包层节区进行非线性光学实验研究,获得了孤子波和色散波的宽带光谱输出。理论分析与实验测量的光谱中都包括了波长0.5 μm附近可见光波段的蓝移色散波、0.82 μm波段的剩余泵浦光、1.1 μm波段的孤子波、2 μm附近的红移宽带色散波。理论分析与实验测量结果一致,阐明光子晶体光纤中非线性光谱产生的物理原理,实现了对宽带光谱的可控输出,为高非线性光子晶体光纤的结构设计、制备及非线性光谱的应用研究奠定基础。     

双光栅衍射在成像中色散与合成的实验研究

讨论了在白光照射下双光栅色散和合成成像,搭建了基本实验装置,对双光栅不同组合和角度等因素进行相关实验,并对结果进行了讨论.     

衍射光谱的演示

光的衍射是中学物理光学教学中最困难的一部分.若缺少很好的实验作教学演示,就不可能使学生们熟练地接受这一课题.为了这个目的,我们介绍衍射光谱的演示. 一般用衍射光栅来得到衍射光谱.通常(特别是设立在边疆地区的一些学校)由于缺少衍射光栅,根本无法演示衍射光谱,即使有衍射     

高显色指数LED合成白光光源的研究

针对目前白光发光二极管(LED)照明灯具显色性不高的问题,基于测色法研究了LED合成白光显色指数的计算模型,根据参与合成的LED光源光谱及其数量,软件编程计算得出合成光源的色温、显色指数等参数。采用优化的遍历范围,将实验测量得到的冷、暖白光及单色LED的光谱导入程序进行模拟计算,得到不同色温下合成光源的显色指数最大值以及所对应的各种LED配比数量。结果表明,暖白光LED与红、绿、蓝LED合成可以获得色温T_c介于3500 K~12300 K、显色指数R_a介于92.0~97.7的白光;与红、绿、青LED合成可以获得R_a介于95.0~97.8的低色温白光(3500 K~4500 K)。冷白光LED与红、绿、青LED合成可以获得R_a介于90.9~98.4的高色温白光(8200 K~13000 K)。对理论计算的T_c=7803 K、R_a=97.29的LED配比进行实际制作,实验测量得到T_c=7992 K,R_a=97.1,理论计算结果与实验结果吻合。