基于波动光学的虹与霓最佳观测角的理论研究

虹与霓的最佳观测角是观测到虹与霓现象最明显的观测角.已有的研究表明,虹与霓观测角对入射角的极值就是最佳观测角.根据波动光学原理,分析了任意入射角下产生虹或霓的光束进入眼睛的光能量流的大小,并计算得到了在观测角的极值位置时光能量流最大,从而验证了上述结论,并在此基础上做了简要分析.     

虹的几何光学原理

以反射、折射、色散、笛卡儿光线、最小偏向角、对日点等基本概念为基础,解释了"雨后复斜阳,彩虹舞当空"的成因,初步阐明了虹可以观测的基本外显特点的物理机制.并强调,对虹现象的理论解释,也随物理学的发展而日益完善.     

虹与霓的设计与再现及其影响因素研究

针对现有的虹与霓演示装置的诸多缺点，结合光学原理，利用光的折射、反射、色散等物理现象，设计了虹与霓再现的新型演示装置。通过在水缸中放置一面或两面反射镜，控制光线在水中经过一次反射或两次反射，之后折射出水面，产生色散现象而形成清晰的虹与霓现象。该装置实现了虹与霓的再现和影响因素的定量研究，具有结构简单、操作简便、现象明显等优点。通过该装置的演示使学生更深入地理解大气中的光学现象和虹与霓的形成原理与规律。     

虹与霓的形成

虹与霓是由雨滴对日光的折射、色散和全反射的综合效应产生的．在合适的观察条件下可以看到两个弓形，里面的叫做虹，外面的叫做霓．里面的虹比较明亮，它的外侧为红色，内侧为紫色；而外面的霓则颜色较淡，其颜色次序恰好与虹相反。     

实验室虹霓复现及仿真叠加装置

虹和霓是太阳光在雨后天空中的大量小水滴中发生折射与反射后形成的现象,具有重要的研究意义.本论文用直径合适且相等的实心匀质透明球代替水滴,用复色光源以合适的角度与距离照射,使虹、霓现象复现.在此基础上分别进行了单球、双球复现虹霓现象及多球实现虹霓叠加的实验,利用光谱分析技术测量复现出的虹霓光谱.本文所设计的装置集现象演示与参数测量于一体,在光学实验教学和科普教育中具有重要的实际应用价值.     

复虹现象的实验研究

彩虹是一种常见的大气光学现象，在一定天气条件下，在彩虹的附近还会出现附加的弧形彩色条纹，这就是复虹。目前关于复虹的实验研究还十分有限。本文从集体散射与单体散射两方面对复虹现象进行了实验研究。通过水雾光散射再现了复虹现象，并测量统计了水滴尺寸及其分布对复虹的影响。然后通过单水滴光散射实验，研究了不同照明波长、不同水滴尺寸下的复虹现象，从微观上解释了复虹的形成机理。我们还利用散射理论计算研究了水滴尺寸及其统计分布对复虹效果的影响，计算结果进一步证实了实验结论的正确性。     

最小偏向角的演示

用分光计测稜镜玻璃的折射率时,需求出稜镜的最小僻向角。对同学来讲,为什么会出现最小偏向角,往往很难掌握。在实验中,经常发生把一般的偏向角当作最小偏向角来测量等错误,造成实验课的严重超学时现象。学习主席的教育思想以后,我们提出了实验课如何采用启发式教学的问题,并在实验室     

几何光学 光的折射与反射

O435.12006053853二次彩虹法高折射率玻璃微珠的折射率测量研究=Studyon refractive index measurement of high refractive indexglass beads by secondary rainbow method[刊,中]/杨宏坤(四川大学电子信息学院.四川,成都(610064)),李大海…//激光杂志.—2006,27(2).—52-53通过对高折射率玻璃微珠在激光照明下形成的二次彩虹的实验研究,提出了一种激光照明下高折射率玻璃微珠二次彩虹条纹图的获取装置。以艾里的虹理论为基础,提出了一种由二次彩虹条纹图确定最小偏向角的方法,实现了高折射玻璃微球折射率的测量。实验证明,该方法的测量精…     

模拟实验研究最小偏向角的规律

用分光计测量三棱镜折射率是一个间接测量实验,通过测量三棱镜的顶角和最小偏向角来计算获得折射率．本文通过编译程序模拟实验,描绘出偏向角随入射角、折射率变化的规律,进一步研究了最小偏向角与折射率间的对应关系．     

彩虹法和成像法测量玻璃微珠折射率对比研究

基于几何光学原理,彩虹法使用激光作为光源,利用激光在玻璃微珠中进行一次或者多次内反射后出射形成最小偏向角,在最小偏向角附近形成彩虹条纹,通过测量彩虹条纹来反演计算玻璃微珠的折射率。然而,成像法则根据厚透镜的成像原理,对玻璃微珠所成的像经过显微物镜放大后使用CCD相机进行接收,获得玻璃微珠的焦距,进而测得对应玻璃微珠的折射率。较传统方法来说,彩虹法和成像法具有安全、简便和快捷的优点。对型号不同的玻璃微珠,分别使用彩虹法和成像法测量其折射率,并对它们的测量结果进行了对比分析,都获得相对于名义值的误差小于1%的结果。     

光栅条纹最小偏向角的实验研究

本文讨论了斜入射时光栅条纹偏向角存在最小值的实验观察现象及相关原理,提出了利用最小偏向角测量光波波长和光栅常数的方法,并在实验中对最小偏向角法和垂直入射法进行了分析比较.     

重离子弹性散射中的角分散研究

简要评述了重离子弹性散射角分散研究的内容、方法及物理意义。通过前角区重离子弹性散射产物微分截面的角分布测量,作出角分散图ln（dσ/dθ）-θ^2。分析经典偏转函数,从而在实验上确定了反应系统的核虹角。在低能、重靶的重离子反应系统中,核虹角远小于擦边角。晕核及弱束缚核比稳定核具有更小的核虹角和更大的核相互作用范围。经典偏转函数的计算有助于提供一套光学势参数,以便于拟合弹性散射产物的微分截面。     

主虹虹带分布的模拟研究

本文对主虹虹带分布进行数学模拟分析,提供各种色光的出射光范围的对比分析,实现对主虹自然现象的剖析。     

三棱镜偏向角与入射角关系的研究

根据三棱镜偏向角与入射角的关系,讨论了最小偏向角和最小入射角,为实验中掌握出射光线的移动规律,准确判断最小偏向角的位置提供了理论依据.     

最小偏向角法和任意偏向角法准确度的初步比较

最小偏向角法和任意偏向角法准确度的初步比较蒋宁越朱鹤年（清华大学北京１０００８４）（收稿日期：１９９６０３２０）１由入射角和偏向角求折射率的公式测顶角为Ａ的三棱镜材料的折射率ｎ，传统方法是用最小偏向角法．近年来，有多篇论文讨论了用任意偏向角法测...     

关于虹霓的偏向──“最大”还是“最小”问题──与SEARS等著的《大学物理学》商讨

F·W·SEARS等著《大学物理学》“39-7虹霓”一节,在讨论虹的形成时说:① “如果任一给定颜色的光入射于(雨滴上)某一点,致使其偏向为最大,②那么相同颜色的所有其他光线,只要投射到雨滴上这一点附近,它们的反射方向就与第一条光线的反射方向极为相近。因此每一种颜色的先按这种颜色的最大偏向的方向强烈反射。红光的最大偏向角是138°,所以在图39-16(a)中的θ角为180°-138°=42°。紫光的相应角度为40°…”在讨论霓的形成时说: “如图39—16(b)所示,…沿任一特殊方向反射的光线依赖于最大偏向角。”整节讨论中出现的四处“最大”都应…     

临界角法测三棱镜折射率

应用分光计测量三棱镜折射率，最常用的方法就是熟知的最小偏向角法，还有掠人射法[1]与等顶角入射法[3]．本文介绍临界法如下．按图示光路，由折射定律n棱镜折射率．i’全反射临界冷，为对应的偏向角．从几何关系可得若能求出r与、A的关系，就能测量、A计算出折射测量方法先按最小偏向法找到最小偏向角，将载物台继续朝原方向转动，边转动边观察狭缝像的移动及光强的变化，可以发现光强是愈来愈弱，狭缝像变得弥散，当望远镜的光轴与棱镜的AC面平行时，记录下左右游标读数，取下棱镜测入射光位置，可得偏向角，按常用方法测A。在一次测量…     

最小偏向角法测三棱镜折射率的相图探究

三棱镜折射率的测量是大学物理实验的重要组成部分,对培养学生的基本实验技能、加深对经典光学理论的理解具有重要作用。本文依据几何光学原理探究了最小偏向角法中在有出射光时最小偏向角与三棱镜顶角、折射率所对应的函数关系,建立了有出射光时入射角、折射率、顶角间以及最小偏向角时折射率、顶角、最小偏向角间的相图,阐明了两相图的物理意义。该研究拓展了三棱镜折射率实验的研究思路。     

光栅最小偏向角法测量汞灯谱线波长的理论和实验验证

通过理论推导,给出了最小偏向角的表达式,测量得到最小偏向角的具体数值.实验结果表明,用最小偏向角法测量的波长较对称法更准确,另外,光栅常数也是影响实验误差的原因.     

模拟实验研究最小偏向角的规律

本文通过编译程序模拟实验,描绘出偏向角随入射角、折射率变化的规律,进一步研究了最小偏向角与折射率间的对应关系。