中學物理光學實驗基本知識

　　實驗是物理學實驗的一門重要組成部分,是物理學的基礎,光學是物理學一個重要的分支,對於光學教學來說光學實驗則是光學不可或缺的部分,接下來小編為你整理了，一起來看看吧。

　　中學物理光學實驗：重要概念和規律

　　***1***微粒說***牛頓***基本觀點： 認為光像一群彈性小球的微粒。 實驗基礎 光的直線傳播、光的反射現象。困難問題 無法解釋兩種媒質介面同時發生的反射、折射現象以及光的獨立傳播規律等。

　　***2***波動說***惠更斯***基本觀點： 認為光是某種振動激起的波***機械波***。 實驗基礎： 光的干涉和衍射現象。

　　①光的干涉現象——楊氏雙縫干涉實驗

　　條件： 兩束光頻率相同、相差恆定。 裝置 ***略***。 現象： 出現中央明條，兩邊等距分佈的明暗相間條紋。解釋： 屏上某處到雙孔***雙縫***的路程差是波長的整數倍***半個波長的偶數倍***時，兩波同相疊加，振動加強，產生明條;兩波反相疊加，振動相消，產生暗條。 應用： 檢查平面、測量厚度、增強光學鏡頭透射光強度***增透膜***.

　　②光的衍射現象——單縫衍射***或圓孔衍射***

　　條件： 縫寬***或孔徑***可與波長相比擬。 裝置 ：***略***。 現象： 出現中央最亮最寬的明條，兩邊不等距發表的明暗條紋***或明暗鄉間的圓環***。 困難問題： 難以解釋光的直進、尋找不到傳播介質。

　　***3***電磁說***麥克斯韋***： 基本觀點： 認為光是一種電磁波。 實驗基礎： 赫茲實驗***證明電磁波具有跟光同樣的性質和波速***。 各種電磁波的產生機理： 無線電波 自由電子的運動; 紅外線、可見光、紫外線 原子外層電子受激發; x射線 原子內層電子受激發; γ射線 原子核受激發。 可見光的光譜： 發射光譜——連續光譜、明線光譜 ; 吸收光譜***特徵光譜***。 困難問題： 無法解釋光電效應現象。

　　***4***光子說***愛因斯坦***： 基本觀點： 認為光由一份一份不連續的光子組成每份光子的能量E=hν。 實驗基礎： 光電效應現象。 裝置： ***略***。 現象： ①入射光照到光電子發射幾乎是瞬時的;②入射光頻率必須大於光陰極金屬的極限頻率ν。;

　　③當ν>v0時，光電流強度與入射光強度成正比;④光電子的最大初動能與入射光強無關，只隨著人射光燈中的增大而增大。 解釋 ①光子能量可以被電子全部吸收.不需能量積累過程;②表面電子克服金屬原子核引力逸出至少需做功***逸出功***hν。;③入射光強。單位時間內入射光子多，產生光電子多;④入射光子能量只與其頻率有關，入射至金屬表，除用於逸出功外。其餘轉化為光電子初動能。 困難問題: 無法解釋光的波動性。

　　***5***光的波粒二象性: 基本觀點: 認為光是一種具有電磁本性的物質，既有波動性。又有粒子性。大量光子的運動規律顯示波動性，個別光子的行為顯示粒子性。 實驗基礎 :微弱光線的干涉，X射線衍射.

　　中學物理光學實驗：光的傳播

　　1.光在什麼情況下是沿直線傳播的，小孔成像是怎麼回事，什麼是本影和半影，如何確定本影、半影的區域?如何確定影子的運動狀態?在何時、何地可以觀察到日全食、日偏食、日環食、月全食、月偏食?你知道幾種典型的測量光速的方法嗎?你能體會出為什麼這一章又被稱為幾何光學嗎?

　　2.什麼是光的反射定律，鏡面反射和漫反射的主要區別是什麼?平面鏡的成像特點是什麼?如何確定平面鏡成像的觀察範圍?我要想看到完整的臉，至少需要多大的矩形平面鏡?那我要想看到完整的三中辦公樓呢?如何確定物像的運動速度***速度垂直鏡面和不垂直鏡面兩種情況***?

　　3.什麼是折射定律?與折射率相關的幾個表示式分別是什麼?如何計算光射入介質後的波長、波速和頻率?什麼是視深?

　　4.什麼是光疏介質、光密介質，全反射的條件是什麼?在求解全反射問題時，一般採用什麼解題方法?什麼是光導纖維?在已知入射角的情況下如何計算光導纖維的折射率，如果入射角未知呢?

　　5.什麼是光的色散，產生的原因是什麼?各種色光的頻率、折射率、速度有什麼規律?你能定性畫出不同色光在介面上發生反射、折射時的情景嗎?反之根據這些情景你有能判斷出各色光的折射率、頻率、能量、臨界角的大小嗎?

　　6.你瞭解幾種典型的玻璃磚對光路的控制特點嗎?在三角形玻璃磚中，你知道幾個典型角的關係嗎?單色光、複色光、單色光點、複色光點通過三稜鏡會呈現什麼景象呢?如果光疏稜鏡放在光密介質中，上述現象還成立嗎?在圓形玻璃磚中，你知道如何確定法線，如何確定是否發生全反射，如何計算各次的偏折角嗎?在矩形玻璃磚中，你會求側移距離嗎?你能利用一個杯子測量液體的折射率嗎?

　　中學物理光學實驗：光的本性

　　1.十七世紀人們關於光的本性的認識有哪些觀點?分別能解釋什麼，無法解釋什麼?

　　2.什麼是雙縫干涉、薄膜干涉，它們的相干光源是如何得到的，使用單色光和複色光時其干涉圖樣怎樣?如何判斷某個點是加強點還是減弱點。在雙縫干涉實驗中，相鄰兩條亮條紋之間的間距與什麼有關?遮住其中一個縫，或用不同濾光片分別遮住兩個縫還會有干涉條紋嗎?還會有條紋嗎?在薄膜干涉中，應在何處觀察現象，薄膜的形狀對條紋的形狀及間距有何影響?你知道什麼是增透膜嗎?它的厚度如何確定?如何使用薄膜干涉檢查物體表面的平整程度?在實際生活中如何區分干涉、衍射、色散、半影等問題?

　　3.什麼是衍射，發生明顯衍射的條件是什麼?雙縫干涉條紋與單縫衍射條紋的區別是什麼?圓孔衍射與圓屏衍射呢?在衍射現象越來越明顯的過程中看到的現象是什麼?光的直線傳播與光的衍射矛盾嗎?為什麼我們常說光是沿直線傳播的?

　　4.光是一種什麼波，這種觀點是誰提出的，提出的依據有哪些，又是誰驗證的?電磁波譜的排列順序是什麼，它們的產生機理怎樣，能否結合電磁波和原子物理的知識加深理解。紅外線、紫外線、X射線、γ射線是怎樣產生的，有什麼樣的特性及應用?倫琴射線管的構造是什麼?

　　5.什麼是偏振?偏振光和自然光有何區別?如何得到偏振光?偏振光在現實生活中有何應用?什麼是鐳射?它的三個特性及相關應用是什麼?

　　6.什麼是光電效應，它是使用什麼樣的裝置發現的，又是使用什麼樣的裝置研究的。什麼是飽和電流、截止電壓，有什麼作用?光電效應的四條規律是什麼?你會在做題中使用嗎?經典波動理論為什麼解釋不了，愛因斯坦的光子理論又是如何解釋的。你會利用光電效應方程解釋以及求解極限頻率、最大初動能嗎?你會連線簡單的光電管自動控制電路嗎?光強與哪些因素有關?相同強度的紫光、紅光照射同一金屬發生光電效應時有何區別?你理解最大初動能和頻率之間的函式圖象嗎?

　　7.在光子計算中，你能計算出點光源模型中，相距光源一定距離放置的面上得到的光子數嗎?線上光源模型中，你會計算單位長度上的光子數嗎?

　　8.什麼是光的波粒二象性，如何理解?只有電磁波才具有波粒二象性嗎?什麼是物質波，誰提出的?物質波的波長如何計算?