物理演示实验-讲义

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1、物理演示实验讲义物理实验教学中心编二零零八年六月29目录糖溶液旋光2白光全息3太阳能应用4法拉第笼5能量穿梭机6超导磁悬浮列车7电磁炮8飞机的升力9激光倍频10魔灯——等离子球11氢燃料电池12三相旋转磁场13锥体上滚14阿贝成像和空间滤波15超声雾化16傅科摆17光学分形18光学幻影19红绿立体图20混沌摆21家用冰箱空调制冷系统原理22龙卷风23茹可夫斯基凳24陀螺仪25雅格布天梯26长余辉材料27海市蜃楼28直升飞机2929糖溶液旋光【实验目的】演示糖溶液的旋光色散现象【实验原理】线偏振光在某些介质中传播时

2、，出射光振动面会转过一定角度，这种现象称为旋光性。线偏振光可分解成左旋和右旋圆偏振光。两种圆偏振光在介质中传速不同，但通过一定距离后，两种圆偏振光合成后仍为线偏振光，只是振动面转过一定角度。在溶液传播时，转角大小为：，其中为液体的长度，为溶液的浓度，为溶液的旋光率。是偏振光波长的函数。由此，当白色线偏振光通过旋光物质后，不同波长的线偏振光振动面旋转的角度不同，各色光的振动面随之相互分开。这种现象称为旋光色散。【实验操作】在仪器的后方加上第二个某单色偏振片，转动第1个偏振片，使该色光的振动面与第二个偏振片的偏振化方

3、向一致，则此色光可全部通过，此色光的光强最大，其余色光成分按马吕斯定律为部分通过，旋转偏振片可见透射光的主色调周期性变化。29白光全息白光全息是指在普通白光照射下再现的立体全息。当记录介质的感光厚度远大于干涉条纹的间距时，在其厚度方向形成三维干涉图样。如图示白光再现全息照相光路，激光束经过扩束后，再经反射镜反射，设该光为参考光，参考光穿过全息干版后，投射到物体表面后反射，此光为物光。参考光和物光形成三维空间干涉条纹，如用白光再现，则各色光全息像完全分开，全息再现像十分清楚。29太阳能应用——神州号飞船仿真模型某些

4、半导体物质，在光照的情况下可以产生电动势，将光能转化为电能。神州号飞船仿真模型分轨道舱、返回舱及动力舱三个部分。上面两侧的电池板提供音响设备用电，下面两侧的电池板提供动力舱旋转动力；当电池板吸收了太阳能，模型能够旋转，并播放中国第一位宇航员杨立伟的声音。神舟6号飞船模型29法拉第笼本实验可以演示较大型的静电屏蔽。导体在静电场中处于静电平衡时，导体内部没有宏观电场，电荷只分布在导体的外表面，导体内部以及腔内的场强为零。这样，空腔内的系统将不会受腔外电场的影响，这叫静电屏蔽。用金属丝网做成的法拉第笼，使它带电，电荷仅

5、存在于笼体外表面，笼内无电场，人在笼内部安然无恙。29能量穿梭机能量穿梭机模型是一种演示机械能相互转换的力学运动实验装置。通过球体穿梭在富有流动雕塑美感的轨道间趣味旅程，折射出多种力学的运动形态和物理现象。29超导磁悬浮列车当超导块经冷却达到超导态后，和永磁性导轨靠近时，在超导体表面会感应出高屏蔽电流，该电流的感应磁场与磁性轨道的磁场互相作用，会产生磁悬浮或磁倒挂现象。29电磁炮当炮筒中的线圈通入瞬时强电流时，穿过闭合线圈的磁通量会发生变化，从而置于线圈中的金属炮弹会产生感生电流，感生电流的磁场将与通电线圈的磁场

6、相互作用，使金属炮弹飞速射出。电磁炮的作用时间很长，可大大提高弹丸的速度和射程．因而引起了世界各国军事家们的极大关注。29飞机的升力飞机机翼的形状被精心设计成流线型，下面平直，上面圆拱，飞行时能使流过机翼上方空气的流速大于机翼下方的空气流速。这样机翼下表面的压力要比上表面的大，形成一个向上偏后的举力（图A）。正是举力的作用使飞机机翼向上举起。如果机翼的上下形状相同，那么上下压强相同，就不存在压力差，即没有升力（图B）。29激光倍频根据量子理论，原子中电子在能级跃迁时，会发射或吸收一个频率为的光子。若入射光强度足够

7、大，可出现一次吸收2个或多个光子的情况。当电子再从高能级跃回，发射的电子的频率增加一倍，这就是光学倍频。其过程如下图所示：入射激光和非线性晶体光轴之间的夹角当夹角满足相位匹配时，输出倍频光入射激光基频倍频本实验利用氙灯光泵激励下发射的红外激光，通过按特定方向切割的碘酸锂晶体，出射时除了有的红外激光外，还有波长为的绿光（频率为红光的一倍）。29魔灯——等离子球该球体内装有不同的几种惰性气体，通电后，由于电子碰撞而使原子失去外电子而产生电离，电能转化为光能，产生不同颜色的光束。29氢燃料电池氢燃料电池利用了电解水的逆

8、反应来发电，把氢和氧分别供给阴极和阳极，氢通过阴极向外扩散和电解质发生反应后，放出电子通过外部的负载到达阳极。从而产生电能。氢燃料电池污染少、噪音小，装置可大可小，非常灵活。其能量转化率高，可达60%～80%。且贮氢材料丰富，因此前景应用广阔，目前在航天和汽车领域方面取得较大的成功。氢燃料汽车（概念车）29三相旋转磁场定子的三个线圈绕组通以对称的三相电流，各相电流幅值相等