李淑青, 王若淵, 黨亞男, 景銀蘭

(太原工業(yè)學(xué)院 理學(xué)系,太原 030008)

波動(dòng)光學(xué)綜合測(cè)試儀的設(shè)計(jì)和測(cè)量原理

李淑青, 王若淵, 黨亞男, 景銀蘭

(太原工業(yè)學(xué)院 理學(xué)系,太原 030008)

設(shè)計(jì)了一種波動(dòng)光學(xué)綜合測(cè)試教學(xué)儀器,介紹了該測(cè)試儀器的設(shè)計(jì)方案及使用該測(cè)試儀器所進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，包括雙縫干涉實(shí)驗(yàn)、單縫衍射實(shí)驗(yàn)、圓孔衍射實(shí)驗(yàn)、光柵衍射實(shí)驗(yàn)、偏振光實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證馬呂斯定律、測(cè)定布儒斯特角等。它適用于波動(dòng)光學(xué)教學(xué)使用，也可以提供給學(xué)生做基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。這套實(shí)驗(yàn)儀器的設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)是：只用一套實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器就可以完成上述所有實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的演示和測(cè)量，綜合性強(qiáng)，使用方便，造價(jià)低，光路外漏、直觀，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，易于學(xué)生理解。

儀器設(shè)計(jì)； 波動(dòng)光學(xué)； 干涉； 衍射； 偏振

0 引 言

光是人類(lèi)以及各種生物生活不可或缺的最普遍的要素之一，關(guān)于光的認(rèn)識(shí)現(xiàn)在已經(jīng)有了準(zhǔn)確的答案，光是一種電磁波，它具有波粒二象性。關(guān)于光的波動(dòng)性，早在19世紀(jì)，托馬斯·楊和菲涅爾從實(shí)驗(yàn)和理論上建立起來(lái)一套比較完整的理論[1-8]。自從40年前有了激光之后，使許多技術(shù)得到了更精密的測(cè)量和控制[9]。在大學(xué)物理教學(xué)中能夠體現(xiàn)光的波動(dòng)性質(zhì)的有:光的干涉、光的衍射和光的偏振，能夠體現(xiàn)光的波動(dòng)性的實(shí)驗(yàn)有:雙縫干涉實(shí)驗(yàn)、圓孔衍射實(shí)驗(yàn)、單縫衍射實(shí)驗(yàn)、光柵衍射實(shí)驗(yàn)、光的偏振實(shí)驗(yàn)、馬呂斯定律的驗(yàn)證和測(cè)定玻璃的布儒斯特角。平時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)這些實(shí)驗(yàn)需要多套儀器，比如做光柵衍射實(shí)驗(yàn)需要分光計(jì)、光柵、汞燈等儀器，做光的偏振實(shí)驗(yàn)需要激光，光的偏振實(shí)驗(yàn)儀器等，由于場(chǎng)地和資金的限制多數(shù)高校并不開(kāi)設(shè)波動(dòng)光學(xué)的全部實(shí)驗(yàn)。在這種情況下，如果只設(shè)計(jì)一套儀器，就能完成以上所有實(shí)驗(yàn)并達(dá)到測(cè)試的目的，是大學(xué)老師多年的愿望。然而考察大量文獻(xiàn)后發(fā)現(xiàn)對(duì)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)儀器改革十分有限[10-12]。

經(jīng)過(guò)多年的摸索和實(shí)驗(yàn)，作者研制了一套多功能波動(dòng)光學(xué)綜合測(cè)試儀器，該套儀器可以完成光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)、圓孔衍射實(shí)驗(yàn)、單縫衍射實(shí)驗(yàn)、光柵衍射實(shí)驗(yàn)、光的偏振實(shí)驗(yàn)，馬呂斯定律的驗(yàn)證和測(cè)定玻璃的布儒斯特角等實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，總之一套實(shí)驗(yàn)儀器可以完成多個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，既可以節(jié)省資金和場(chǎng)地，又便于學(xué)生觀察和教師講解，大大提高教學(xué)質(zhì)量和效益。

1 波動(dòng)光學(xué)綜合測(cè)試儀器的設(shè)計(jì)

波動(dòng)光學(xué)綜合測(cè)試儀是在分光計(jì)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上進(jìn)行了全方位的改造[14]，如圖1所示。

圖1 波動(dòng)光學(xué)綜合測(cè)試儀器簡(jiǎn)圖

1-激光器，2-激光底座，3-備用底座，4-軌道，5-載物臺(tái)，6-載物臺(tái)插孔，7-載物臺(tái)調(diào)平螺絲，8-光屏軌道，9-光屏，10-光屏底座，11-手柄，12-游標(biāo)，13-載物臺(tái)鎖緊螺絲，14-游標(biāo)，15-刻度盤(pán)，16-立柱，17-儀器底座

采用的光源是激光器1，這種激光器壽命長(zhǎng)，單色性能好，有利于光的波動(dòng)性實(shí)驗(yàn)，且價(jià)格低適用于大批量學(xué)生做實(shí)驗(yàn)。激光器1通過(guò)底座2安裝在軌道4上，整套實(shí)驗(yàn)儀器有機(jī)地組裝在一起，使用方便。為了達(dá)到實(shí)驗(yàn)效果激光器上下可調(diào)，左右可移動(dòng)，并且軌道4上面均勻刻有最小分度為mm的刻度，可以進(jìn)行距離的測(cè)量。備用底座3是為實(shí)驗(yàn)中要插入不同的光學(xué)器件而設(shè)計(jì)。載物臺(tái)中央設(shè)計(jì)了小孔，小孔中可以插入光學(xué)儀器，插入的實(shí)驗(yàn)儀器可以通過(guò)載物臺(tái)鎖緊螺絲13鎖緊。載物臺(tái)的上面均勻刻有0～360°的刻度，可用于測(cè)量布儒斯特角時(shí)候使用。載物臺(tái)的下面有3個(gè)載物臺(tái)調(diào)平螺絲7，可以調(diào)節(jié)載物臺(tái)的水平度。光屏軌道8和刻度盤(pán)15焊接在一起，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)手柄11時(shí)，刻度盤(pán)和光屏軌道一起轉(zhuǎn)動(dòng)，從而達(dá)到測(cè)量角度的目的。光屏軌道8上帶有底座10用來(lái)插入光屏9，光屏軌道上面均勻刻有最小分度為毫米的刻度用來(lái)測(cè)量距離。光屏9用黑色屏，并且在屏中心畫(huà)上十字白線，用來(lái)定位衍射或者干涉圖樣。α游標(biāo)14和β游標(biāo)12對(duì)徑設(shè)計(jì)，也就是設(shè)計(jì)在同一直線上，或者說(shuō)相差180°，這樣設(shè)計(jì)是為了消除偏心差所產(chǎn)生的誤差。兩個(gè)游標(biāo)上面分別標(biāo)有最小分度值為1′的0′～30′的分度線，它們的設(shè)計(jì)是為了配合刻度盤(pán)15來(lái)測(cè)量角度，刻度盤(pán)的一周均勻標(biāo)有0°～360°的分度線，且每0.5°的地方還刻有短線，即最小刻度為30′。測(cè)量時(shí)讀出α游標(biāo)14和β游標(biāo)12所對(duì)應(yīng)的兩個(gè)數(shù)值，然后取平均值，此時(shí)記錄的數(shù)據(jù)就是光屏的位置。立柱16和儀器底座17都是用鋼鐵實(shí)心鑄造，它們質(zhì)量大而且結(jié)實(shí)是為了防止振動(dòng)，保證所有實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚱椒€(wěn)地進(jìn)行。

2 雙縫干涉實(shí)驗(yàn)及其條紋間距的測(cè)量原理

首先把制作好的雙縫(雙縫的間距0.1～0.5 mm)安裝固定在一個(gè)支架上，把支架插入備用底座3上(此處不能把雙縫放在載物臺(tái)上，必須保證雙縫和屏幕之間有足夠長(zhǎng)的距離，即大于50 cm，才能看到清晰的干涉圖樣)，打開(kāi)激光器1，讓激光通過(guò)雙縫，調(diào)整光屏，使通過(guò)雙縫的光投射到光屏上，形成等間距的干涉條紋,如圖2所示。需要說(shuō)明的是,在實(shí)驗(yàn)中看到的圖樣與課本上講解的干涉圖樣(見(jiàn)圖3)有所不同，①由于使用的激光是點(diǎn)光源，故看到的干涉圖樣并不是條紋，而是一些亮點(diǎn)[15]。②由于雙縫干涉要受到單縫衍射的調(diào)制，故應(yīng)該有缺級(jí)現(xiàn)象，所以在圖2中，第3級(jí)條紋出現(xiàn)了缺級(jí)現(xiàn)象。

圖2 雙縫干涉圖樣

圖3 測(cè)量雙縫干涉條紋間距的原理圖

下面具體介紹測(cè)量干涉圖樣中明(暗)條紋的方法。微調(diào)光屏使干涉條紋中的其中一條干涉明(暗)條紋的中心與光屏中的白線重合，并記錄此時(shí)2個(gè)游標(biāo)的讀數(shù)，分別記作α1和β1，然后移動(dòng)手柄使白線到達(dá)下一個(gè)明(暗)條紋的中心時(shí)停止，并記錄此時(shí)的讀數(shù)α2和β2，這樣就可以計(jì)算出手輪(光屏)移動(dòng)的角度θ，即

(1)

從而可以算出干涉條紋的間距為

(2)

測(cè)量原理如圖3所示。圖中:L是雙縫到屏之間的距離，此處由于L遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于d，故θ值很小，因此,sinθ≈tanθ≈θ，由圖3可見(jiàn)，Δx=Ltanθ≈Lθ，在具體實(shí)驗(yàn)實(shí)施時(shí)，可以多測(cè)量幾組數(shù)據(jù)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)求出雙縫干涉圖樣中條紋的寬度后，與理論上求出的雙縫干涉的條紋寬度Δx=(L/d)λ進(jìn)行相互比較[1-2]，求出相對(duì)誤差，其中：d是雙縫之間的距離；L指雙縫到屏之間的距離；λ指入射光的波長(zhǎng)。

此實(shí)驗(yàn)裝置還可以觀察和測(cè)量不同縫寬所對(duì)應(yīng)的干涉條紋的寬度，從而總結(jié)出能發(fā)生干涉的條件，也可以移動(dòng)光屏從而改變光屏與雙縫之間的距離來(lái)觀察干涉圖樣的變化。

3 光的衍射實(shí)驗(yàn)及其測(cè)量原理

3.1 單縫衍射實(shí)驗(yàn)及中央明紋的測(cè)量

單縫衍射是研究光的波動(dòng)性的重要實(shí)驗(yàn)，也是應(yīng)用衍射條紋來(lái)測(cè)量長(zhǎng)度、角度、應(yīng)變的基礎(chǔ)[5,9]。通過(guò)對(duì)單縫衍射現(xiàn)象的觀察和測(cè)量，學(xué)生可以加深對(duì)光的波動(dòng)性的理解，掌握利用光的衍射測(cè)量微小縫隙、微小線徑的技術(shù)手段。使用波動(dòng)光學(xué)綜合測(cè)試儀器，可以方便快速地觀察到單縫衍射的圖樣，并簡(jiǎn)單地測(cè)量出中央明紋的寬度和其他明紋的寬度。測(cè)量方法及結(jié)果如下：

把制作好的單縫(寬度0.1～0.3 mm)安裝固定在一個(gè)支架上，把支架插入備用底座3上，打開(kāi)激光器1，讓激光通過(guò)單縫，調(diào)整光屏，使衍射圖樣投射到光屏上，形成如圖4所示的衍射圖樣。從衍射圖樣可以看出,中央明紋光強(qiáng)最強(qiáng)，寬度最寬，其他明紋均勻分布間距相等，這與單縫衍射的特點(diǎn)一致[1-2]。

圖4 單縫衍射圖樣

像測(cè)量干涉條紋寬度的方法一樣，移動(dòng)光屏使十字叉絲固定在+1級(jí)暗紋中心，讀出此時(shí)2個(gè)游標(biāo)的讀數(shù)，之后轉(zhuǎn)動(dòng)光屏使十字叉絲固定在-1級(jí)暗紋中心，再讀出此時(shí)的2個(gè)游標(biāo)的讀數(shù)，利用式(1)求出轉(zhuǎn)過(guò)的角度θ，再利用式(2)可以求出中央明紋的寬度，同理可以測(cè)量其他明紋的寬度與中央明紋的理論公式[1-2]：

(3)

進(jìn)行比較求出相對(duì)誤差。式中：a表示單縫的寬度；f表示透鏡的焦距，此處f可以當(dāng)作是單縫與屏幕之間的距離。

3.2 圓孔衍射實(shí)驗(yàn)及最小分辨角的測(cè)量

把制作好的圓孔(直徑0.1～0.5 mm)裝在支架上，插入底座3中，讓激光1通過(guò)圓孔，調(diào)整光屏，使通過(guò)圓孔的光投射到光屏上，形成圓孔衍射圖樣(見(jiàn)圖5)。微調(diào)光屏，使衍射圖樣的主極大中心正好與光屏中的白色十字叉絲的交點(diǎn)重合，并記錄下此時(shí)兩個(gè)游標(biāo)的讀數(shù)α1和β1，然后移動(dòng)手柄使十字叉絲交點(diǎn)到第1級(jí)暗紋中心時(shí)，記錄此時(shí)的讀數(shù)α2和β2，這樣就可以計(jì)算出手輪(光屏)移動(dòng)的角度θ，利用式(1)求出手輪(光屏)移動(dòng)的角度θ。此時(shí)的θ就是這一圓孔衍射裝置的最小分辨角[1,2]，圖5所示的角為2θ。根據(jù)瑞利判據(jù)：當(dāng)一個(gè)點(diǎn)光源衍射圖樣的主極大剛好和另一點(diǎn)光源衍射圖樣的第1個(gè)極小相互重合時(shí)，主極大和第1級(jí)極小所對(duì)應(yīng)的張角叫做衍射裝置的最小分辨角。從理論上計(jì)算出此圓孔衍射裝置的最小分辨角為[1-2]

(4)

圖5 光學(xué)儀器的分辨測(cè)量原理圖

實(shí)際上此時(shí)的角就是圓孔衍射主極大圓斑的半徑所對(duì)應(yīng)的張角,即圖5中的θ。其中：D表示圓孔的直徑；λ指入射光的波長(zhǎng)。然后通過(guò)比較理論值和實(shí)驗(yàn)值，計(jì)算出相對(duì)誤差。這一實(shí)驗(yàn)裝置也可以把小孔換成正方形，三角形，星形、六邊形等不同的形狀來(lái)觀察不同形狀的衍射圖樣，如圖6所示為實(shí)驗(yàn)中所顯示的部分衍射圖樣。同時(shí)也可以前后移動(dòng)光屏觀察衍射圖樣的變化。

四邊形衍射

六邊形衍射

3.3 光柵衍射實(shí)驗(yàn)并測(cè)定激光的波長(zhǎng)

將帶有底座的光柵放在載物臺(tái)上，調(diào)節(jié)激光器讓激光通過(guò)光柵之后投射到光屏上，調(diào)節(jié)光屏使零級(jí)衍射條紋與光屏的白色中心線重合，記錄下此時(shí)的位置即α1和β1的讀數(shù)，然后轉(zhuǎn)到手輪使光屏的白色中心線和第1級(jí)衍射線重合，記錄此時(shí)光屏的位置即α2和β2的讀數(shù)。然后可以利用式(1)求出第1級(jí)衍射角θ。

根據(jù)光柵衍射方程[1-2]

(5)

當(dāng)k=1時(shí)，對(duì)應(yīng)的就是第1級(jí)衍射條紋所對(duì)應(yīng)的角θ，也就是我們剛才所測(cè)得角度θ，一般情況下光柵常數(shù)d是已知的，就可以求出入射光的波長(zhǎng)λ=dsinθ。

4 光的偏振性實(shí)驗(yàn)

光的偏振性質(zhì)是光的波動(dòng)性的重要體現(xiàn)，不僅在可見(jiàn)光波段，在其他光波段的研究也具有十分重要的意義。光的偏振性質(zhì)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于液晶電視，3D電影，全偏振成像高精度偏振信息探測(cè)等許多領(lǐng)域[6-8]，在大學(xué)物理教學(xué)中讓學(xué)生了解光的偏振性質(zhì)具有重要的意義。而馬呂斯定律和布儒斯特角的測(cè)量是體現(xiàn)光的偏振性的代表性實(shí)驗(yàn)。

4.1 偏振光的檢驗(yàn)和馬呂斯定律

將一個(gè)偏振片安裝到支架上并插入到備用底座3上，打開(kāi)激光器，讓光通過(guò)偏振片，調(diào)節(jié)光屏，使出射光照到光屏上，旋轉(zhuǎn)偏振片1周，觀察光屏發(fā)生什么變化。結(jié)果觀察到光強(qiáng)不發(fā)生變化，從而揭示自然光通過(guò)一個(gè)偏振片后的現(xiàn)象。然后將另外一個(gè)偏振片安裝在支架上，插入到帶孔的載物臺(tái)，并通過(guò)載物臺(tái)鎖緊螺釘13固定，轉(zhuǎn)動(dòng)其中一個(gè)偏振片1周，觀察光屏上光強(qiáng)的變化，結(jié)果發(fā)現(xiàn)光強(qiáng)由強(qiáng)變?nèi)踔钡较?，之后又逐漸加強(qiáng)，又逐漸變?nèi)醯较?，這將揭示線偏振通過(guò)偏振片后，線偏振光的振動(dòng)方向與偏振器的偏振化方向在不同夾角時(shí)的光強(qiáng)變化。這一實(shí)驗(yàn)可以直接檢驗(yàn)自然光和偏振光，體會(huì)馬呂斯定律在特殊角(如0°，90°，180°)時(shí)的現(xiàn)象。

4.2 測(cè)定布儒斯特角實(shí)驗(yàn)

理論和實(shí)驗(yàn)都證明，反射光的偏振化程度和入射角有關(guān)。當(dāng)入射角等于某特定值i0時(shí)，反射光是光振動(dòng)垂直于入射面的線偏振光，這個(gè)特定的入射角就叫做布儒斯特角[1,2]。然而測(cè)量布儒斯特角的原理，并不是讓自然光直接射到玻璃上，因?yàn)榉瓷涔馐欠袷蔷€偏振光，肉眼不能分辨清楚,所以測(cè)量的原理是，讓線偏振光射到玻璃上，之后調(diào)整角度為布儒斯特角后，反射光將會(huì)消光;反之當(dāng)觀察到反射光消失時(shí)候的入射角便是布儒斯特角。具體的實(shí)驗(yàn)方法如下：

將一偏振片安裝在支架上，并把它插入到備用底座3上，打開(kāi)激光器，當(dāng)光通過(guò)偏振片之后就會(huì)變成線偏振光，之后把需要測(cè)量的玻璃安裝在一個(gè)底座上，并放在載物臺(tái)上，載物臺(tái)的邊緣上刻有0°～360°的刻度線。首先調(diào)整載物臺(tái)及待測(cè)玻璃，使光垂直照射在玻璃上，記錄此時(shí)待測(cè)玻璃在載物臺(tái)上的位置即θ1，然后轉(zhuǎn)動(dòng)待測(cè)玻璃任意銳角，并拿下光屏，待測(cè)玻璃上的反射光照射到光屏上，觀察反射光的強(qiáng)度，轉(zhuǎn)動(dòng)偏振片使光強(qiáng)變得最弱時(shí)，停止轉(zhuǎn)動(dòng)偏振片。之后再轉(zhuǎn)動(dòng)待測(cè)玻璃并觀察反射光強(qiáng)度，當(dāng)光強(qiáng)變?yōu)榱銜r(shí)，停止轉(zhuǎn)動(dòng)玻璃片并記錄此時(shí)待測(cè)玻璃的位置θ2，那么待測(cè)玻璃的布儒斯特角就為i0=θ2-θ1。

根據(jù)布儒斯特定律[1-2]也可以從理論上計(jì)算出布儒斯特角為

(6)

式中：n2和n1分別指玻璃和空氣的折射率。將實(shí)驗(yàn)所測(cè)的布儒斯特角和理論計(jì)算所得到的布儒斯特角進(jìn)行比較，從而計(jì)算出實(shí)驗(yàn)值的相對(duì)誤差。

5 結(jié) 語(yǔ)

波動(dòng)光學(xué)綜合測(cè)試儀器可以實(shí)現(xiàn)一臺(tái)儀器完成多個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的演示和測(cè)量，所完成的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容都可以體現(xiàn)光的波動(dòng)性質(zhì)，波動(dòng)光學(xué)綜合測(cè)試儀器所用的光源是激光，激光器不僅便宜而且壽命長(zhǎng)，設(shè)計(jì)小巧，單色性好，微型激光器代替汞燈不僅在效益上而且在性能上進(jìn)行了改善。 分光計(jì)只能做有限的幾個(gè)實(shí)驗(yàn)，而波動(dòng)光學(xué)綜合測(cè)試儀器不僅可以進(jìn)行數(shù)個(gè)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)測(cè)試還可以進(jìn)行數(shù)十個(gè)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)演示，比分光計(jì)應(yīng)用廣。波動(dòng)光學(xué)綜合測(cè)試儀器的光路都是外漏，所形成的圖樣都可以顯示在光屏上，可作為教學(xué)演示儀器，便于學(xué)生們理解光學(xué)原理和觀察光學(xué)現(xiàn)象。而分光計(jì)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象只能是通過(guò)望遠(yuǎn)鏡觀察，不利于教學(xué)講解。

[1] 張三慧.大學(xué)物理——光學(xué)[M]．北京：清華大學(xué)出版社，2008：3-90.

[2] 李國(guó)臣,李淑青.大學(xué)物理簡(jiǎn)明教程(下)[M]．北京：高等教育出版社，2016：123-134.

[3] 孫 平，李興龍，孫海濱，等.渦旋光的干涉特性及其在變形測(cè)量中的應(yīng)用[J].光子學(xué)報(bào)，2014，43(9)：0912001-1-5.

[4] 陳子陽(yáng),張國(guó)文,饒連周,等.楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)測(cè)量渦旋光束的軌道角動(dòng)量[J].中國(guó)激光,2008，35(7)：1063-1067.

[5] 諶 娟,柯熙政,楊一明.拉蓋爾高斯光的衍射和軌道角動(dòng)量的彌散[J].光子學(xué)報(bào)，2014，34(4)：0427001-1-7.

[6] 李 杰,朱京平,齊 春,等.靜態(tài)傅里葉變換超光譜全偏振成像技術(shù)[J].物理學(xué)報(bào)，2013，62(4)：044206-1-6.

[7] 陳友華,王召巴,王志斌,等.強(qiáng)光調(diào)制型成像光譜偏振儀中的高精度偏振信息探測(cè)研究[J].物理學(xué)報(bào),2013，62(6)：060702-1-8.

[8] 唐珮珺,陳飛虎,唐志列.偏振態(tài)的可視化及其成像技術(shù)的研究[J].光學(xué)學(xué)報(bào),2013，33(8)：0826002-1-7.

[9] 陳 鵬，楊 鵬，馮學(xué)超.激光單縫衍射測(cè)量實(shí)驗(yàn)的兩點(diǎn)改進(jìn)[J].大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)，2015(5)： 39-41.

[10] 楊旭東,劉敏薔.手動(dòng)波動(dòng)光學(xué)演示儀[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2009(4)：196-197.

[11] 卜 敏，王亞偉，徐桂東.一種新型數(shù)字式便攜光學(xué)實(shí)驗(yàn)儀[J].應(yīng)用光學(xué)，2006(7)：359-362.

[12] 李淑青.開(kāi)放物理實(shí)驗(yàn) 促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2010(8):133-135.

[13] 史 彭，凌亞文，華中文.攝像型等厚干涉實(shí)驗(yàn)儀器的研究[J].大學(xué)物理,2003，22(9):27-28.

[14] 仉志余,李淑青.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)[M].3版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2010：92-99.

[15] 顧錚先,卜勝利，童元偉.淺析光的干涉中的光源性質(zhì)及作用[J].大學(xué)物理，2013，32(4)：53-56.

The Design of Wave Optics Test Instrument and Its Measuring Principle

LIShuqing,WANGRuoyuan,DANGYanan,JINGYinlan

(Department of Science, Taiyuan Institute of Technology, Taiyuan 030008, China)

In order to overcome the difficulty in university physical teaching, including insufficient funds, limited space, less teaching hours, we design a comprehensive test wave optics teaching instrument. The article introduces a set of design of wave optics test instrument, and introduces the use of the test equipment of experimental projects, that include double-slit interference experiment, single slit diffraction and circular aperture diffraction experiment, grating diffraction experiment, polarized light, Malus law, test Brewster angle and so on. The instrument is suitable for teaching and experimental teaching use, can also be used for students basic experiments and verification experiments. The advantages are easy to use, low cost, light leakage and intuitive, and a set of experiment instruments can complete all of the above experiment demonstration and measurement of the project. The experimental phenomenon is obvious for students to understand easily.

instrument design; wave optics; interference; diffraction; polarize

2016-06-20

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(11647034);太原工業(yè)學(xué)院2016年大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目(20160509);太原工業(yè)學(xué)院青年學(xué)科帶頭人支持計(jì)劃資助(20151124)

李淑青(1978-),女,山西黎城人,副教授,現(xiàn)主要從事非線性光學(xué)研究。Tel.:13623003200;E-mail:lishuqing6688@sina.com

O 4-33

A

1006-7167(2017)03-0059-04