物理光学演示实验简要说明
1 普氏（Pulfrich）摆演示仪
【实验演示目的】：应用和强化光程差概念。 为学生动手体验实验。 【实验器材】： 普氏摆、单片茶色太阳镜； 【实验装置结构】见图1
图1 普氏摆
【实验现象】：一般地，人们裸眼看到单摆是作平面运动。当然，人们裸眼看到普氏摆摆动也是作平面运动，尽管有一些高低不等的竖杆排参照物。但是，当人们戴上单片太阳镜后，就感觉单摆不再是平面摆动，而是感觉为绕向转动。单片太阳镜在左眼，普氏摆摆动为左绕向；单片太阳镜在右眼，普氏摆摆动为右绕向。
2 仿西汉透光铜镜
【实验演示目的】：光的反射与吸收的关系问题。 【实验器材】： 仿西汉透光铜镜、射灯、平面投影屏； 【实验装置结构】见图2
（a ）背面
（b ）镜面
图2 仿西汉透光铜镜
【实验现象】：当平行光如太阳光，或点光源光如射灯，照射在仿西汉透光铜镜的正（镜）面，会在投影屏上显示出铜镜反（背）面的图案。
【参考文献】：
[1]严燕来、叶庆好主编《大学物理拓展与应用》（面向21世纪课程教材）[M], 高等教育出版社, 2002.12。 [2] 严燕来、孔令达、梁华翰等. 西汉古铜镜“透光”奥秘解析[J],大学物理, 2001, 20(10):34-38。
3 辉光魔球
【实验演示目的】：光的量子跃迁、光通路、光散射问题。 【实验器材】： 辉光魔球、日光灯； 【实验装置结构】见图3
图3 辉光魔球
【实验现象】：当开启电源开关时，辉光魔球会发出许多条蓝紫色光，形成一个个光通路，光通路在玻璃璧处出现粉红色光；没人触摸玻璃璧时光通路轴对称分布，人用手触摸玻璃壁时，光通路集中在手指触摸处，光路光强度变大。
用日光灯放在人手和辉光魔球之间，日光灯也会发光，辉光通路也不均匀分布。
4 三种组合光学干涉演示仪
【实验演示目的】：比较迈克尔逊（Michelson ）干涉、马赫-曾德尔(Mach-Zehnder)干涉、萨格奈克(Sagnac)干涉，这三种干涉方式都有重要应用。
迈克尔逊干涉在教学中出现较多，马赫-曾德尔干涉在光纤通信应用较多，萨格奈克干涉在光纤传感、环形激光器、信息科学领域的超快速响应技术和量子保密通讯中有应用。
为学生动手自搭与设计实验。 【实验器材】： 小型光学隔振平台、磁性底座、支架、半导体激光器、分束镜、扩束镜、光学屏；
【实验装置结构】见图4
图4 （a ） 三种组合光学干涉演示仪
图4 （b ）迈克耳逊干涉图谱
【实验现象】：演示迈克尔逊（Michelson ）干涉：迈克尔逊干涉为长方形干涉，两个反射镜正交，在等光程附近形成薄膜干涉，条件比较苛刻。
演示马赫-曾德尔(Mach-Zehnder)干涉：马赫-曾德尔干涉为三角形干涉，两个反射镜斜交，与光源形成三角形。
演示萨格奈克(Sagnac)干涉：格奈克干涉为环形干涉，实验条件不如迈克尔逊干涉苛刻。 【注意事项】：
1 不要用眼睛直对激光。 2 光学元件要中心准直。
3 实验操作时，光学元件要固定好，不要打碎。 4 实验操作要有顺序。 【参考文献】：
[美] T.卡拉德，著，松竹丰，译，激光演示实验。
5 光的衍射组合演示实验
【实验演示目的】：单缝、双缝、四缝、九缝、光栅、单四角孔、单园孔、双园孔的衍射图像，表现衍射物体的透光不透光部分宽度与分布变化和旋转时的干涉衍射光学图像。
【实验器材】： 光具座、移动底座、支架、半导体激光器、可微调的衍射组件、光学屏；
【实验装置结构】见图
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图5 （a ）单缝衍射实验图
图5 （b ）单缝
图5 （c ）光的衍射器件组合
图5 （d ）单缝衍射条纹
图5 （e ）双缝衍射条纹
图5 （f ）四缝衍射条纹
图5 （g ）九缝衍射条纹
【实验现象】：缝的衍射：准直激光分别正射到单缝、双缝、四缝、九缝、光栅、正交光栅上，观察比较它们的衍射干涉图像。
单缝衍射图像：谱线中间宽，周边窄些而等款、弥散；
双缝衍射图像：又象衍射又象干涉，象衍射却有干涉的条纹；象衍射却又有干涉特有的弥散现象；中间三个点或五个点最亮。
四缝衍射图像：象双缝衍射图像一样，但有缺级现象，在主极大间有3个暗纹，2个次亮纹； 九缝衍射图像：象四缝衍射图像一样，但谱线分得更开，也有缺级现象，在主极大间有8个暗纹，7个次亮纹；
光栅衍射图像：有点象九缝衍射图像一样，但谱线分得更开，且均匀分布；
正交光栅衍射图像：象几排光栅谱线组合，上下对称排列几排光栅谱线；或左右对称排列几排光栅谱线；
孔的衍射：激光照在单园孔、双圆孔、单四角孔、多矩形孔（正交光栅）上的衍射。 单圆孔衍射图像：中间为一圆斑，周边为条纹，光强弥散分布；
双圆孔衍射图像：象单圆孔衍射图像，但中心光斑和周边圆环上叠加了一些竖条纹；
单四角孔的衍射图谱：谱线为虚线十字形分布；图像中间也为一个矩形，可反应矩形孔的放置。
图5 （h ）长方孔衍射图
图5 （i ）双圆孔干涉衍射图
图5 （j ）正交光栅衍射图
【注意事项】：
1 不要用眼睛直对激光。 2 光学元件要中心准直。
3 实验操作时，光学元件要固定好，不要打碎。 4 实验操作要有顺序。
6 声光衍射演示仪
【实验演示目的】：了解超声光栅衍射，了解平面光栅与立体光栅的区别，了解超声光栅衍射的光通信应用。 【实验器材】： 信号发生器、超声光栅、水、激光器、扩束镜、三个放大镜、投影屏、若干
支架、光具座；
【实验装置结构】见图
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图6（a ）声光衍射演示仪
图6 （b ）声光衍射条纹
【实验现象】：激光通过透镜和水时，投影屏上是一块激光班；当开启信号发生器时，投影屏上也是块激光斑，但当信号频率在2.5M HZ 附近时，出现的是组平行亮暗条纹。这组亮暗条纹就像光栅条纹一样，只是条纹间距密些。
【注意事项】：
1 激光光路要准直。
2 实验操作时，要小心不要打翻光学元件。
7 正交光栅图谱
【实验演示目的】：多复色光、少复色光的正交光栅图谱。 【实验器材】： 正交光栅、白炽灯、汞灯、氦灯； 【实验装置结构】见图
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图7 （a ）正交光栅
【实验现象】：白炽灯的正交光栅图谱：中间为白光，周围为七彩弥散开去，图谱为米字形结构，越到周边，七彩越明显，光斑变形越大；
汞灯的：中间为白光，周围为蓝、绿色光，图谱为米字形结构，像变形的几排光栅图谱，越到周边，图谱变形越大；
氦灯的正交光栅图谱：中间为复色光，周围有红色光、绿色光，图谱像汞灯的正交光栅图谱，只是单色性更明显。
图7 （b ）白炽灯光谱
图7 （c
） 汞灯光谱
图7 （d ）氦灯光谱
【注意事项】：
1 充分利用透射光。光源正对正交光栅，眼睛尽量靠近光栅。 2 实验操作时，要小心不要打落正交光栅。
8 正交光栅的卷积图谱演示仪
【实验演示目的】：了解正交光栅的卷积图谱。 【实验器材】： 两个正交光栅、光栅、激光器、电动马达、光具座、支架、投影屏； 【实验装置结构】见图
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图8 （a ）正交光栅的卷积图谱演示仪
图8 （b ）正交光栅的卷积图谱
【实验现象】：激光束射在一个正交光栅上，谱线象几组方形孔的衍射图，为几组虚十字叠加在一起；开动微型马达，正交光栅旋转，投影屏上的衍射图像也随之旋转。
在上正交光栅的前面再放一个正交光栅，开动微型马达，后面的正交光栅旋转，投影屏上的衍射图像也随之旋转，出现立体感变化图象。
在上正交光栅的前面再换放一个光栅，开动微型马达，后面的正交光栅旋转，投影屏上的衍射图像也随之旋转，出现立体感变化图象，有点像银河系。
【注意事项】： 1 小心激光。
2 不要摸光学器件表面。 3 不要损坏光学仪器。
9 反射光栅画
【实验演示目的】：反射光栅的成像规律，明白成像的本质在于双眼视差。 【实验器材】： 反射光栅画； 【实验装置结构】见图
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（a ）
（b ）
图9 反射光栅画
【实验现象】：一般图像没有立体感，为平面画。反射光栅画具有立体感，在不同角度，画中部位成像位置不同。
【注意事项】：
1 充分利用反射光。
2 实验操作时，要小心不要打碎光栅画。
10 透射光栅画
【实验演示目的】：透射光栅的成像规律，明白成像的本质在于双眼视差。 【实验器材】： 透射光栅画； 【实验装置结构】见图10
（a ）
（b ）
图10 透射光栅画
【实验现象】：一般图像没有立体感，为平面画。反射透射光栅画具有立体感。与反射光栅不同，透射光栅在光栅画后面有一个灯泡。 【注意事项】：
1 不要乱扯灯泡电源线。
2 实验操作时，要小心不要打碎光栅画。
11 方解石的双折射演示
【实验演示目的】：了解方解石的双折射现象。 【实验器材】： 激光器、方解石晶体、放大镜、投影屏、支架、底座、偏正片； 【实验装置结构】见图11
图11 方解石
【实验现象】：一束激光射向方解石晶体时，在方解石后方的投影屏上出现两个激光斑；旋转方解石晶体时，其中一个激光班会旋转，且强度会变化；用偏正片检测方解石后的两束光，发现都是偏正光。
【注意事项】：
1 不要用手摸方解石晶体。
2 要小心不要打碎方解石晶体。
12 糖溶液的旋光色散
【实验演示目的】：了解糖溶液的旋光色散现象。 【实验器材】： 节能灯、糖溶液、糖溶液旋光色散装置、偏正片； 【实验装置结构】见图12
图12 糖溶液旋光色散装置
【实验现象】：当白光光射向糖溶液时，透过糖溶液看其通体透明；在糖溶液后放一偏正片，且旋转偏正片时，透过偏正片，不会发现光强变化；如果在糖溶液前再放一个偏正片，再旋转糖溶液后的偏正片，发现透射光强度会变化且还有颜色的变化。
【注意事项】：
1 不要打碎糖溶液玻璃器皿。
2 要小心不要被放置糖溶液装置的铁条划破手指。
13 色偏正现象演示
【实验演示目的】：了解偏正光干涉现象。 【实验器材】： 投影仪、偏正片膜、偏正片、不同厚度波片做成的图案、有机玻璃夹； 【实验装置结构】见图13
图13 色偏正现象演示装置
【实验现象】：开启投影仪电源时，在投影仪平台放一片偏正片与不放偏正片，光效果一样；再放一个偏正片且不断旋转时，发现投影屏上的光强度会变化且会变暗；这符合偏正光的马吕斯定律；当在两偏正片之间再放一个波片做成的图案，旋转上方的偏正片，在投影屏上会出现图案的亮暗和色彩变化；当两偏正片正交时，出现所谓互补色；这所谓偏正光的干涉效应。
换上有机玻璃夹时，挤压有机玻璃夹，投影屏上出现彩色条纹且随挤压变化；这所谓人工双折射效应。
【注意事项】：
1 不要折断波片图案。 2 不要打碎偏正片。
14 音频视频光纤传输演示实验仪
【实验演示目的】：光纤传输音频视频信号；光纤传输质量十分好。 【实验器材】： 磁带放象机、光端反射机、光端接收机、光纤拼接器、光纤端口观察器、电视机；
【实验装置结构】见图14
图14 （a ）音频视频光纤传输演示实验仪
图14 （b ）光发射机
图14 （c ）光接收机
图14 （c ）光纤端口观察器
【实验现象】：当光纤端口对正时，光路损耗小，电视图像质量好；当调动光纤端口观察器使
光纤端口不对接时，就不能传输信号。
【注意事项】：
1 不要乱扯乱动光学元件。 2 要小心不要折断扯断光纤。
15 高温超导实验演示仪
【实验演示目的】：了解高温超导的磁现象。 【实验器材】： 液氮、液氮筒、高温超导实验演示仪、高温超导氧化物、锡纸、长柄勺子、竹夹子；
【实验装置结构】见图15
图
15（a）超导实验演示仪
图15（a）磁吸引
15（b）磁悬浮
【实验现象】：当把锡纸裹好的高温超导氧化物放入长柄勺子在液氮筒内充分冷却后，取出，
用竹夹子把它放在高温超导实验演示仪的磁路上，发现高温超导氧化物在上磁路被吸引而倒挂在磁路上，在下磁路上被排斥而悬浮在下磁路上，用竹夹子轻轻推动高温超导氧化物，它又会在磁路上来回滑动。
【注意事项】：
1 不要用手触摸锡纸裹好的高温超导氧化物。 2 不要接触液氮，以免烧伤。