偏振光干涉演示实验

【实验目的】：

学习偏振光干涉原理。 【实验仪器】：偏振光干涉演示仪

图13 偏振光干涉演示仪

【实验原理】：

偏振光干涉演示仪内的图案分两种：

（1）层数的薄膜叠制而成的蝴蝶、飞机、花朵等图案（中心厚，四边薄），薄膜内部的残余应力分布均匀。

（2）光弹性材料制成的三角板和曲线板，厚度相等，但内部存在着非均匀分布的残余应力。

白光光源发出的光透过第一个偏振片后变成线偏振光。

线偏振光通过这些模型后产生应力双折射，分成有一定相差且振动方向相互垂直的两束光。这两束光通过最外层的偏振片后成为相干光，发生偏振光干涉。

对于蝴蝶、飞机、花朵等模型，由于应力均匀，双折射产生的光程差由厚度决定，各种波长的光干涉后的强度均随厚度而变化，故干涉后呈现于层数分布对应的色彩图案。

对于三角板和曲线板，由于厚度均匀，双折射产生的光程差主要与残余应力分布有光，各波长的光干涉后的强度随应力分布而变，则干涉后呈现与应力分布对应的不规则彩色条纹。条纹密集的地方是残余应力比较集中的地方。

U形尺的干涉条纹类似于三角板和曲线板，区别在于这里的应力不是残余应力，而是实时动态应力，所以条纹的色彩和疏密是随外力的大小而变化的。利用

偏振光的干涉，可以考察透明元件是否收到应力已经应力的分布情况。

转动外层偏振片，即改变两偏振片的偏振方向夹角，也会影响各种波长的光干涉后的强度，使图案颜色发生变化。

【实验步骤】：

1. 轻地从仪器上方抽出仪器内的两种图案，看到它们都是由无色透明的材料制成，原样放回；

2. 打开光源，这时立即观察到视场中各种图案偏振光干涉的彩色条纹； 3. 旋转面板上的旋钮，观察干涉条纹的色彩也随之变化；

4. 把透明U形尺从窗口放进，观察不到异常，用力握U形尺的开口处，立即看到在尺上出现彩色条纹，且疏密不等；改变握力，条纹的色彩和疏密分布也发生变化。

【注意事项】：

取玻璃片也小心轻放，注意安全。

普氏摆演示实验

【实验目的】：

了解普氏摆，演示人眼的视觉特点

【实验仪器】：普氏摆演示仪

图14 普氏摆演示仪

【实验原理】：

人之所以能够看到立体的景物，是因为双眼可以各自独立看景物。两眼有间距，造成左眼与右眼图像的差异称为视差，人类的大脑很巧妙地将两眼的图像合成，在大脑中产生有空间感的视觉效果。

在这个实验中，所用的光衰减镜引起光强的减弱，使分别进入两只眼睛的物光产生距离感，从而感觉出物体的立体感。将光衰减镜反转180度时，摆球的运动轨迹又发生了改变。

【实验步骤】：

1．拉开摆球，使其在两排金属杆之间的一个平面内摆动； 2. 普氏摆正前方位置观察球摆动的轨迹；

3. 光衰减镜再观察摆球的轨迹，发现摆球按椭圆轨迹转动； 4. 衰减镜反转180度，再观察，发现摆球改变了转动方向。 【注意事项】：

1. 摆球的摆动平面尽量在两排金属杆的中间，避免与金属杆相碰；

2. 观察时双眼均要睁开。

光学分型演示实验

【实验目的】：

通过演示光学分型的物理现象，掌握光学分型的原理。

【实验仪器】：光学分形演示仪。

图15 光学分形演示仪

【实验原理】：

分形是一种具有自相似特性的现象、图像或者物理过程。在分形中，每一组成部分都在特征和整体上相似。除自相似性以外，分形具有的另一个普遍特征是具有无限的细致性。即无论放大多少倍，图像的复杂性依然丝毫不会减少。但是每次放大的图形却并不和原来的图形完全相似，即分形并不要求具有完全的自相似特性。

本实验利用互成一定角度的多个反射镜对同一个图案进行多次反射，构成一个复杂图像，体现分形的基本概念。

【实验步骤】：

打开电源即可观察到由多个相同图案构成的半球形图像。