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2014_2015第二学期演示实验内容解析

2014_2015第二学期演示实验内容解析
2014_2015第二学期演示实验内容解析

第一次课:

锥体上滚演示装置

[实验原理] 不稳定平衡的物体偏离平衡位置时,物体总是向重心降低的方向运动。 在本装置中,影响锥体滚动的参数有三个,即导轨的坡度角α,双轨道的夹角γ和双锥体的锥顶角β。

β角是固定的,夹角γ和α是可调的。双锥体中心O 位于锥体轴线的中点。计算表明,当角α、β、γ三角满足22tg tg tg β

γ

α>时,重心O 下降,就会出现锥体主动上滚的现象。

[操作方法]

1、通过可调节支架调节α和γ 的大小使之满足上述关系;

2、将双锥体置于轨道低处,松手后锥体沿轨道自低向高处滚动;

3、调节α和γ中的一个角度,使之不满足上述关系,双锥体将不能上滚。

[思考] 上述公式22tg

tg tg βγα>的推导过程如何?

科里奥利力演示仪

[实验目的] 模拟转动参考系中径向运动的小球的运动轨迹,直观地演示科里奥利力。

[实验仪器] 转盘 小球

[实验原理] 在相对于惯性系匀速转动的参考系(非惯性系)

中分析直线运动物体的运动时,应加以虚拟的惯性力即科里奥

利力: ω ?=r c v m f 2

其中,m 为物体质量,r v 为物体相对转动参考系的速度,

ω

为转动参考系相对惯性系的转动角速度。

[操作方法]

1、转盘静止,让小球从狭槽的顶点向下运动,可以看到小球沿着狭槽的延长线方向继续向前作直线运动;

2、缓慢转动转盘,让小球从狭槽的顶点向下运动,可以发现小球在离开狭槽时,偏离原来的径向运动,其偏转方向与c f 方向相同;

3、改变转盘的转动方向,重复2的操作,可以观察到小球在离开狭槽后,向相反的方向偏离;改变转盘的转速,可以发现转盘转得越快,小球偏离原来的方向越远。

[思考] 上述观察结果是以地面为参考系还是以转盘为参考系?你能通过力的分析分析上述结果吗?若以地面为参考系,小球作什么运动?

傅科摆

[实验仪器] 摆绳长约1米的单摆。

[实验原理] 由于地球的自转,地球表面并不是惯性系。所以分析地球表面的物体运动规律时,应加上两个假想力:惯性离心力和科里奥利力

2F mv ω'=?科

北京处于北半球,地球自转的角速度方向垂直于地面向上。

故在地面上方运动的物体所侧视图

俯视图

要附加的科氏力方向指向运动方向的右方。故傅科摆在摆动过程中,其摆面会沿顺时针转动。大约一小时转动12度左右。

[实验操作]

(1)接通电源。按开玻璃门,拉动摆绳,使单摆开始摆动;

(2)转动单摆下面的刻度盘,使黑色线指向0?~180?线并与摆面重合;

(3)一小时后观察摆面转动的角度。

惯性离心力演示仪

(转动液体内部压强分布演示仪)

当参考系相对惯性系转动时,在转动参考系中考察静止物体,物体除受到真实力外,还应加上假象力——惯性离心力:

r

mr F ?2ω=惯

茹可夫斯基椅(角动量守恒演示仪)

[实验目的] 定性观察合外力矩为零的条件下,定轴转动中物体的角动量守恒。 2211ωω J J =

其中:2i i i r

m J ∑=为系统转动惯量。

[操作方法]

1、坐在转椅上,手持哑铃,两臂平伸;

2、使转椅转动起来,然后把两臂收回使哑铃贴在胸前,可看到人和凳的转速显著加大;

3、臂再度平伸,转速复又减慢。想想为什么?

伯努利演示仪

[引言] 丹尼尔·伯努利在1726年首先提出的原理的

内容是:在水流或气流里,如果速度小,压力就大,

如果速度大,压力就小。如图说明了这个原理。向AB

管吹进空气,如果管的切面小(像a 处),空气的速度

就大;而在切面大的地方(像b 处),空气的速度就小。

在速度大的地方压力小,速度小的地方压力大。因为

a 处的空气压力小,所以C 管里的液体就上升;同时b

处的比较大的空气压力使D 管里的液体下降。

[实验目的] 定性观察玻璃管道中有空气流动时不同流速处的空气压强。

[仪器装置]电磁式空压机 玻璃管道

[原理]由伯努利方程,重力场中理想流体满足:

常数=++p gh v ρρ22

1 其中:ρ为流体质量;h 为空间高度;p 为气体压强;v 为流速。故当流体空间高度变化很小时:

)(2

1222112v v p p -≈-ρ 即:流速较大处,气体压强较小。

[操作方法]

1. 首先观察,在无气体通入时,几处玻璃细管中的水平面处于同一高度。

2. 接通空压机电源,有空气压入玻璃管路,上述几处玻璃细管中的水平面高度不一样了。

气体流速与压强演示

[仪器装置] 竖直放置旋转圆盘 圆纸片

[原理] 由伯努利方程,重力场中理想流体满足:

常数=++p gh v ρρ22

1

[操作过程及思考]

接通电源,有机转盘转动,底部的纸片将飘起来。为什么?

伯努利悬浮球

[仪器装置]

[原理]由伯努利方程,重力场中理想流体满足:

常数=++p gh v ρρ2

2

1 在伯努利悬浮球实验中,当有气流从上方喷出时,把气球往上推,根

据伯努利原理,则上表面压强减小,上下形成压力差,如图七所示。

当上下压差大于等于重力时,气球将被向上吸起。

[操作方法]

1.打开伯努利悬浮球演示仪箱体上的电源开关,用手感觉一下喇叭向

外喷出的气流。

2.托起气球靠近喇叭中心,至某一位置时气球被吸住。

3.关闭电源,气球落下。

刚体滚动

[实验原理] 刚体滚动时的运动可视为其质心的平动和刚体绕其质心的转动。刚体绕质心的转动角加速度正比于刚体所受外力矩,反比于刚体绕轴转动的转动惯量。相同外力矩作用下, 转动惯量小的刚体所获得的角加速度大,同样从静止出发,角加速度大的刚体先滚到底。

[操作仪器] 倾角一定的斜坡滚道 外径大小一致、质量相等的两圆盘刚体。一个为木头质圆柱,转动惯量小;一个金属质圆筒,转动惯量大。

[操作步骤及思考] 将两刚体盘同时放在斜面上,松手,使其自动滚下,观察哪个盘滚动快,为什么?

转动惯量演示仪

[实验仪器] 四个金属柱质量相同(外径相等,一种实心,一种镂空,材质不同),但上部两个圆柱质量分布集中在四周(镂空的那种),下部两个圆柱质量分布均匀(实心)。最上边一个和第三个与轨道的接触点靠中心;最

下边一个和第二个与轨道的接触点在柱

边沿。

[实验原理] 刚体平面滚动时,其转动瞬时轴是与滚动轨道的切线。其转动惯量:

不同的结构

2c J J md =+,其中,J c

为绕过质心的平行轴转动时刚体的转动惯量,m 为刚体质量,d 为瞬时轴到过质心的平行轴间距。

由转动定理: M J α=

则刚体滚动的角加速度与力矩、转动惯量有关。

[实验操作]

(1) 将框架低端抬起,用两组不同轨道(1、3层和2、4层)作对比;

(2) 整体比较4个,分析它们的J 、M 、α

角动量多功能演示仪

[实验原理] 刚体系统受外力矩M 时,系统附加角动量L d 可用转动定理求得:dt M L d dt /L d M == 系统所获得的角动量增量L d 与外力矩M 的方向相同。系统角动量为:L L L ?+=0,为

矢量合成。系统受外力矩M 为零,系统角动量守恒。

[操作方法]

将小飞机固定在仪器顶部的中心转轴上,当飞机顶部螺旋桨转动时,由于飞机系统角动量守恒,机身将反方向转动(但由于其转动惯量大,转速较小)。开动尾部侧向螺旋桨的马达,调节马达转速,飞机将停止转动(但若马达转速太小,飞机转动减慢,但不停;马达转速太大,飞机将反方向转动)。其原因为侧向马达推动空气,获得空气的反作用力,使飞机获得力矩阻碍其机身转动。考虑一下,为什么直升飞机的尾巴都很长?

转轮进动演示仪

[实验装置] 可转动转轮、质心调节砝码、转线如图:

[实验原理] 当刚体系统的重心偏离O 点时,重力(外力)对O 点有力矩,如图示时力矩方向?,由刚体转动定理:

dt L d M = 而质量相对旋转轴为对称分布的物体(车轮),其相对于自转轴上一点的角动量的方向沿自转轴。故当车轮绕旋转对称轴以很大的角速度转动时,如果没有外力矩的作用,由于角动量守恒,物体转动轴的方向将保持不变。而若系统的质心偏离O 点,系统将受到重力矩的作用。刚体系统将有一附加的与M 同方向的角动量L ?,故若车轮原来不动,重力矩将使其获得沿重力矩方向的角动量,车轮平杆将倒下。若车轮绕旋转对称轴以很大的角速度转动时,重力矩将使其获得沿重力矩方向的角动量增量,下一时刻的角动量其俯视图如图.即刚体系统除转轮绕水平轴转动外,水平轴还将绕O 点作逆时针转动——进动。

水平轴的进动角速度:

L M =Ω 方向:外力矩方向 故若调整质心调节砝码,使系统移至O 点,系统不进动;若移至O 点左方,系统顺时针进动。

[操作过程及思考]

1、移动质心调节砝码,使系统中心落在支撑点O 处,使轴保持与竖直方向成θ 角,松开手,可以看到自行车轮自动下落。其原因为车轮系统受一重力矩作用,由转动定理β J M =,系统获得与外力矩同方向的角加速度。

2、使车轮高速地绕自己的对称轴旋转起来,使轴保持与竖直方向成θ 角,松手后,可以发现车轮并不下落,但它的轴会以O 点为中心转动起来——进动。

观察当轮沿不同方向转动、重心在不同位置时系统的进动情况。

作用力(或力矩)方向与滚动方向演示仪

[实验仪器]如图所示。可滚动的

轮子中间圆柱体上缠绕布带。

[实验原理]力矩的方向决定柱体

的滚动方向。

[实验操作]沿不同方向扯开布

带。

回转仪 [实验目的] 演示刚体的角动量守恒。

[实验仪器] 回转仪

[实验原理] 回转仪的核心部分是装置在常平架上的一个质量较大的转子。常平架由套在一起,分别具有竖直轴和水平轴的两个圆环组成。转子装在内环上,其轴与内环的轴垂直。转子精确地对称于其转轴的圆柱,各轴承均高度润滑。这样转子就具有绕其自由转动的三个相互垂直的轴。因此,不管常平架如何移动或转动,转子都不会受到任何力矩的作用。所以一旦使转子高速转动起来,根据角动量守恒定律,它将保持其对称轴在空间的指向不变。

[操作方法]

使转子转动起来,可以看到其对称轴在空间的指向不变。

回转仪由三个质量分布均匀的、半径依次减小的圆环构成。三个环分别固定在各自的转轴上。三转轴光滑,分别安装在支架、外环、中环上,三转轴方向垂直,故对三环构成的系

统,重力作用在三环中心O 点。因此系统对O 点所受合外力矩为零。系统角动量守恒。当内环转动起来后,内环的角动量为系统角动量,之后,无论系统如何运动,内环总保持原角动量。

多功能刚体进动演示仪

[实验仪器] 陀螺、转子、底座、轨道、圆盘、转动驱动器

[实验原理] 刚体转动定理 dL

M dt =

当陀螺所受重力矩不等于零时,刚体将有沿重力矩方向的角动量的附加量。若初始刚体角动量为零,则刚体将在重力矩作用下歪倒;当陀螺初角动量不为零时,陀螺的自转轴将进动,而陀螺不倒下;当刚体所受外力矩为零时,刚体的角动量守恒(其转轴保持不变)。

[实验操作]

(1)打开驱动器电源;

(2)将没有转动的转子放在底座或轨道上,转子会自动倒下;将转子的轮放在磨沙轮上,将转轴放在两侧的支撑片圆槽内,轻轻下压,转子开始转动,5~8秒达到最大转速。然后再放到底座或轨道上,转子不倒,开始进动(放在圆盘上时必须使带有橡皮套的头着地);

(3)将陀螺仪从支架上取下,转子的轴可以指向任意一个方向。但当使陀螺仪的转子转动起来时,则无论怎样转动陀螺仪,其转轴一直指向启动器的两支撑片圆槽连线。为什么?

第二次课:

范德格拉斯起电机

法拉第笼

[实验目的] 直观演示带电导体圆柱筒的电场分布

[实验仪器] 可通电网状柱筒 贴于筒面内外的红、绿纸条

[实验原理] 通电金属圆筒内外电场分布:

r r

E E ?200πελ== ;外部:内部: 通电金属圆筒内表面不带电,电荷集中在外表面。

[操作方法及思考]

接通电源,法拉第笼通电,观察筒内外纸条的状况,你能得出什么结论,原因如何?

电子滚筒

[实验目的] 演示尖端放电过程

[实验仪器] 稳压直流电源 两排横向摆置的一头尖端的金属针 可自由转动的塑料桶

[实验原理] 导体带电过程中,由于导体尖端处电荷密度最

大,其附近场强最强。在强电场的作用下,尖端附近空气中残存离子被加速,这些离子在加速运动中与空气分子相碰

撞,使空气分子电离,进而产生大量新离子。与尖端上电荷异号的离子受到吸引而趋向尖端与尖端上电荷中和,而与尖端上电荷同号的离子受到排斥向外飞去形成“电风”,使圆桶转动起来。

[操作过程] 接通电源,电路接通。滚筒接线柱与起电机的两极相连,滚筒周边的两排金属针分别带上不同种电荷,尖端处场强最大,滚筒将转动起来。以上实验请在观察实验结果的同时思考其物理原因!

电子魔灯

电子魔灯球内装有惰性气体,通电后,由于电子碰撞而使原子失去外电子而产生电离,形成等离子体。失去电子的原子能量升高,当其再俘获电子时,将放出光能,不同的原子,产生不同颜色的光。当将手放在球面时,球心电源负极与手指(正极)间形成较强电场,电子将在电场影响下运动,形成不同的发光现象。

该球还装有声控开关,将开关打至AUDIO,用声控控制电源接通,效果更为奇特。[思考] 球心电极接电源为带电电极,为什么按在球型玻璃罩上的手相当于与球心相反的电极呢?

尖端放电

[实验仪器]范德格拉斯起电机带有铁丝钩的金属球煤油灯带有水平金属平板的避雷针演示装置

[实验原理]金属表面处的场强与该处金属表面带电面密度成正比,而向外突出的曲率较大处的表面常常电荷面密度大。故尖端处的空气将在足够大的电场作用下被击穿,电荷将先在尖端处放电。在强电场的作用下,尖端附近空气中残存离子被加速,这些离子在加速运动中与空气分子相碰撞,使空气分子电离,进而产生大量新离子。与尖端上电荷异号的离子受到吸引而趋向尖端与尖端上电荷中和,而与尖端上电荷同号的离子受到排斥向外飞去形成“电风”。

[操作方法]

1、将夹在起电机蘑菇帽上的导线夹在其旁边金属球的铁丝钩上,将金属球旁的金属放电丝对准煤油灯埝,点燃煤油灯,按下起电机的开关按钮,观察由于尖端放电造成的空气流动对火焰的影响。

2、将起电机的蘑菇帽与避雷针演示装置的一个极板相连,将另一个极板与起电机座上的接线钮相连。在下极板上放一个上部呈球状的铜块,调节板距,使球顶距上极板1厘米左右。按下起电机的开关按钮,铜球与上极板间形成断续火花放电,可听到劈啪声并看到跳过的火花。用绝缘的竹夹子将一个顶端呈圆锥状的铜块放在下极板上,上述火花放电现象立即停止,但可听到丝丝的电晕放电声。这是圆锥状的铜块放电随时的声音,这也是避雷针可以保护建筑物的原理。

[注意事项]范氏起电机起电后将有较大电压,故做实验前后请用接地的另一导体球碰一下蘑菇帽,以放电击。

[思考] 你能分析一下范氏起电机的起电原理吗?

尖端放电、电子风车

[实验仪器] 金属风车球型电子风车

[实验原理] 金属表面电场分布与表面处的电荷面密度有关,而一般情况下,表面曲率大的地方电荷面密度大,电场强。在强电场的作用下,尖端附近空气中残存离子被加速,这些离子在加速运动中与空气分子相碰撞,使空气分子电离,进而产生大量新离子。与尖端上电荷异号的离子受到吸引而趋向尖端与尖端上电荷中和,由动量守恒,风车将获得这些离子的动

量而转动起来。

[操作方法]

1、接通电源,电路接通。接在电源上的风车导体带电,小风车转动起来。小风车转动方向为顺时针,原因如何?

2、将电源接在球型电子风车的电极上,球型罩中的阴极射线管放出电子射线(绿色),电子流打在球型罩中心的小风车叶片上,风车开始转动,观察风车的转动方向,与金属风车的转动情况相比,你的结论如何?

怒发冲冠

[实验仪器] 怒发冲冠

[注意事项]

1、装置与四周物品距离应保持在1.5米以外。

2、装置与四周金属物及金属有尖角物品之间的距离应大于2米。

3、装置与一切低压用电设备和带电线路之间的距离应大于2米。

4、所置设备房屋的天花板最少能大于1.5米。

5、装置与观众之间应大于2米。

6、安全绝缘台一定注意要保持清洁,有尘灰和污秽时一定要及时清洁。

7、升压不要超过200V。

绝缘体转化为导体演示仪

[实验仪器] 酒精灯接有灯泡的电路板双向开关直流电源交流电源剪断钨丝的灯泡玻璃座

[实验原理]当温度升高时,由于热运动加强,电子可以Array脱离原子核的束缚成为可参与导电的自由电子,绝缘体变

成导体。

[操作方法]接通交流电电源

1、合上电路板上的电键,回路接通,可看到灯泡发光;

2、拉开电键,灯泡熄灭。用酒精灯加热绝缘体,当达到

一定温度时,灯泡逐渐亮起来,且温度越高,灯泡越亮;

3、撤下酒精灯,温度逐渐变低,灯泡逐渐熄灭。

[注意事项]

1、本实验电源为220V交流电,请勿触电!

2、实验后,绝缘体温度很高,不要触摸以免烫伤!

3、加热时温度不要太高,以免将玻璃烧化!

雅格布天梯

雅格布天梯的两个电极接在高压储电瓶上,储电瓶充电后可达到2~5万伏高压。在天梯电极间距最小的底部,场强较大,空气首先被击穿产生大量正负离子的同时,产生光和热,即电弧放电。离子随热空气上升使电弧持续上升,犹如爬梯,直到电极间距过大,场强太小电极提供的能量不足以补充声光热等能量损耗,弧光熄灭。此时,高压再次将电极底部的空

气击穿,发生第二轮电弧放电,如此周而复始。

趋肤效应

[实验目的]通过实验,直观演示当导线通有直流电和交流电时电流密度沿导线截面的分布。[实验仪器] 粗大的分成三层的铜棒分别接在导体不同层面的灯泡直流电源音频发生器双向开关

[实验原理] 导线中通有直流电时,电流密度沿导线截面均匀分布;当导线中通有交流电时,电流密度沿导线截面分布不均匀,表面处的电流密度大于轴心的电流密度——趋肤效应,交流电频率越高,趋肤效应越明显。

[操作方法]

1、接通电源预热大约10秒钟。双刀开关合向左边,电路中接的是直流电,分别接在通电棒的外表面、内部、中心的三个小灯泡同时、等亮度的发光。

2、双刀开关合向右边,电路中接的是交流电,三个小灯泡亮度不同,接在通电棒的外表面的小灯泡亮度最亮,接在通电棒中心的小灯泡几乎不亮。

[注意事项]

1、本实验为高压作业,实验中,不要碰裸露的导线和电极,以免触电!

2、由于感应线圈产生的感应电流很大,因此,在双刀开关合向右边观察趋附效应时,通电

时间一定不要超过1分钟,否则电路容易烧掉。

3、

光电效应、电子风车

[实验仪器] 白炽灯、球型电子风车

[实验原理] 当光照射在金属表面时,若入射光的波长小于该金属的红限波长,金属表面将逸出光电子,一般逸出光电子的动量不为零。实验所用设备,风车转轴的摩擦可略,风车的叶片一面由红限波长大于可见光波长的金属组成,一面由红限波长小于可见光波长的金属组成,当灯泡发出的光照射风车时,第一种金属发生光电效应,光电子逸出,由动量守恒,风车将获得反动量,风车开始转动。

[操作方法]

接通电源,电路接通,灯泡发光,风车在光照下开始转动。

电磁波的发射、接收演示仪

[原理]当发射机中接有交流电时,引起发射机中的发射管自激振荡,在有缺口的环型导体G中产生高频变化电场,在缺口处,此变化电场将激发变化磁场,经发射天线H(G上方长74cm的直铜管)耦合,向外发射约波长150cm的电磁波,经反射天线(G上方长78cm的直铜管)反射,将两天线前方的电磁波加强。实验可验证此电磁波的存在以及此电磁波电场、磁场方向。

[操作步骤]

1、检查发射机上的电子管是否固定好;接收天线上小电珠是否完好;拉杆天线接头处的螺钉是否拧紧。

2、关闭高压开关,接通电源,预热5分钟,待发射管烧热后即可进行实验。

3、将半波振子接收天线(带有电池的天线)移至正对发射天线50cm左右,并平行发射天线,接通高压开关,接收天线上上方的小电珠发亮,小电珠发亮的原因是接收天线两端接收的外来交变电场。改变距离,小电珠亮暗程度不同。

(1)将调节接收天线放在发射天线前方,调节天线长度,天线上的电珠就变暗或变亮,待小电珠最亮时,接收天线的固有频率与接收的电磁波频率相同,产生共振。

(2)保持接收天线与发射天线的距离为50cm左右,接收天线长度为共振时的长度。将接收天线绕接收天线轴心缓慢转动360°,可观察到只有接收天线与发射天线平行时,小电珠

最亮,即此电磁波的电场方向为此时天线方向。

4、手持环型接收天线到离发射天线中部20cm 左右,使其平面水平放置,用绝缘改锥调整环型接收天线的微调电容器,使环型天线上的小电珠达到最亮。小电珠发亮的原因是环型接收天线受变化磁场感应,产生涡旋电流。

(1) 移动环型天线从发射天线的一端至另一端,发现中央最亮而两端不亮,其原因是:发射天线的长度为其发射电磁波的半波长,两端为电流波节、中央为电流波腹,故两端磁场弱、中央磁场强。

(2) 转动环型天线的平面,发现环型天线水平放置时,小电珠最亮,由此可确定电磁波的磁场方向(垂直于环型天线平面)。

5、关闭高压开关,将半波振子接收天线的电池开关打开,电路中流有直流电,可见到分别接在铜管中心和外部的两个小灯泡一样亮。关闭电池开关,打开发射天线的高压开关,可看到只有接在铜管外部的小灯泡发光,其原因是铜管中的电流是由高频电磁波引起的高频变化交流电,而导体中流有交流电时,电流有趋肤效应——导体表面电流密度大,中间电流密度小。

6、关闭高压开关;关闭电源开关;取下220V 电源插头!

[思考] 在实验中,不妨移动安有小电珠的接收天线及接收线圈的位置和方向,或改变接收天线的长短并观察结果,分析一下,天线和线圈中何时感应电流最大?原因是什么?

[注意事项] 实验时先开电源,后开高压开关;关闭时,先关高压开关,后关电源开关。 开高压前,要将配套的接收天线远离发射机,以免烧坏小电珠。

第三次课:

范德格拉斯起电机

法拉第笼

[实验目的] 直观演示带电导体圆柱筒的电场分布

[实验仪器] 可通电网状柱筒 贴于筒面内外的红、绿纸条

[实验原理] 通电金属圆筒内外电场分布:

r r

E E ?200πελ== ;外部:内部: 通电金属圆筒内表面不带电,电荷集中在外表面。

[操作方法及思考]

接通电源,法拉第笼通电,观察筒内外纸条的状况,你能得出什么结论,原因如何?

电子滚筒

[实验目的] 演示尖端放电过程

[实验仪器] 稳压直流电源 两排横向摆置的一头尖端的金属针 可自由转动的塑料桶

[实验原理] 导体带电过程中,由于导体尖端处电荷密度最

大,其附近场强最强。在强电场的作用下,尖端附近空气中

残存离子被加速,这些离子在加速运动中与空气分子相碰

撞,使空气分子电离,进而产生大量新离子。与尖端上电荷

异号的离子受到吸引而趋向尖端与尖端上电荷中和,而与尖

端上电荷同号的离子受到排斥向外飞去形成“电风”,使圆

桶转动起来。

[操作过程] 接通电源,电路接通。滚筒接线柱与起电机的两极相连,滚筒周边的两排金属针分别带上不同种电荷,尖端处场强最大,滚筒将转动起来。以上实验请在观察实验结果的同时思考其物理原因!

电子魔灯

电子魔灯球内装有惰性气体,通电后,由于电子碰撞而使原子失去外电子而产生电离,形成等离子体。失去电子的原子能量升高,当其再俘获电子时,将放出光能,不同的原子,产生不同颜色的光。当将手放在球面时,球心电源负极与手指(正极)间形成较强电场,电子将在电场影响下运动,形成不同的发光现象。

该球还装有声控开关,将开关打至AUDIO,用声控控制电源接通,效果更为奇特。[思考] 球心电极接电源为带电电极,为什么按在球型玻璃罩上的手相当于与球心相反的电极呢?

尖端放电

[实验仪器]范德格拉斯起电机带有铁丝钩的金属球煤油灯带有水平金属平板的避雷针演示装置

[实验原理]金属表面处的场强与该处金属表面带电面密度成正比,而向外突出的曲率较大处的表面常常电荷面密度大。故尖端处的空气将在足够大的电场作用下被击穿,电荷将先在尖端处放电。在强电场的作用下,尖端附近空气中残存离子被加速,这些离子在加速运动中与空气分子相碰撞,使空气分子电离,进而产生大量新离子。与尖端上电荷异号的离子受到吸引而趋向尖端与尖端上电荷中和,而与尖端上电荷同号的离子受到排斥向外飞去形成“电风”。

[操作方法]

1、将夹在起电机蘑菇帽上的导线夹在其旁边金属球的铁丝钩上,将金属球旁的金属放电丝对准煤油灯埝,点燃煤油灯,按下起电机的开关按钮,观察由于尖端放电造成的空气流动对火焰的影响。

2、将起电机的蘑菇帽与避雷针演示装置的一个极板相连,将另一个极板与起电机座上的接线钮相连。在下极板上放一个上部呈球状的铜块,调节板距,使球顶距上极板1厘米左右。按下起电机的开关按钮,铜球与上极板间形成断续火花放电,可听到劈啪声并看到跳过的火花。用绝缘的竹夹子将一个顶端呈圆锥状的铜块放在下极板上,上述火花放电现象立即停止,但可听到丝丝的电晕放电声。这是圆锥状的铜块放电随时的声音,这也是避雷针可以保护建筑物的原理。

[注意事项]范氏起电机起电后将有较大电压,故做实验前后请用接地的另一导体球碰一下蘑菇帽,以放电击。

[思考] 你能分析一下范氏起电机的起电原理吗?

尖端放电、电子风车

[实验仪器] 金属风车球型电子风车

[实验原理] 金属表面电场分布与表面处的电荷面密度有关,而一般情况下,表面曲率大的地方电荷面密度大,电场强。在强电场的作用下,尖端附近空气中残存离子被加速,这些离子在加速运动中与空气分子相碰撞,使空气分子电离,进而产生大量新离子。与尖端上电荷异号的离子受到吸引而趋向尖端与尖端上电荷中和,由动量守恒,风车将获得这些离子的动量而转动起来。

[操作方法]

1、接通电源,电路接通。接在电源上的风车导体带电,小风车转动起来。小风车转动方向

为顺时针,原因如何?

2、将电源接在球型电子风车的电极上,球型罩中的阴极射线管放出电子射线(绿色),电子

流打在球型罩中心的小风车叶片上,风车开始转动,观察风车的转动方向,与金属风车的转

动情况相比,你的结论如何?

怒发冲冠

[实验仪器] 怒发冲冠

[注意事项]

4、装置与四周物品距离应保持在1.5米以外。

5、装置与四周金属物及金属有尖角物品之间的距离应大于2米。

6、装置与一切低压用电设备和带电线路之间的距离应大于2米。

4、所置设备房屋的天花板最少能大于1.5米。

5、装置与观众之间应大于2米。

6、安全绝缘台一定注意要保持清洁,有尘灰和污秽时一定要及时清洁。

7、升压不要超过200V。

绝缘体转化为导体演示仪

[实验仪器] 酒精灯接有灯泡的电路板双向开关直流电源交流电源剪断钨丝的灯

泡玻璃座

[实验原理]当温度升高时,由于热运动加强,电子可以Array脱离原子核的束缚成为可参与导电的自由电子,绝缘体变

成导体。

[操作方法]接通交流电电源

1、合上电路板上的电键,回路接通,可看到灯泡发光;

2、拉开电键,灯泡熄灭。用酒精灯加热绝缘体,当达到

一定温度时,灯泡逐渐亮起来,且温度越高,灯泡越亮;

3、撤下酒精灯,温度逐渐变低,灯泡逐渐熄灭。

[注意事项]

1、本实验电源为220V交流电,请勿触电!

2、实验后,绝缘体温度很高,不要触摸以免烫伤!

3、加热时温度不要太高,以免将玻璃烧化!

雅格布天梯

雅格布天梯的两个电极接在高压储电瓶上,储电瓶充电后可达到2~5万伏高压。在天梯电极间距最小的底部,场强较大,空气首先被击穿产生大量正负离子的同时,产生光和热,即电弧放电。离子随热空气上升使电弧持续上升,犹如爬梯,直到电极间距过大,场强太小电极提供的能量不足以补充声光热等能量损耗,弧光熄灭。此时,高压再次将电极底部的空气击穿,发生第二轮电弧放电,如此周而复始。

趋肤效应

[实验目的]通过实验,直观演示当导线通有直流电和交流电时电流密度沿导线截面的分布。[实验仪器] 粗大的分成三层的铜棒分别接在导体不同层面的灯泡直流电源音频发生器双向开关

[实验原理] 导线中通有直流电时,电流密度沿导线截面均匀分布;当导线中通有交流电时,电流密度沿导线截面分布不均匀,表面处的电流密度大于轴心的电流密度——趋肤效应,交流电频率越高,趋肤效应越明显。

[操作方法]

1、接通电源预热大约10秒钟。双刀开关合向左边,电路中接的是直流电,分别接在通电棒的外表面、内部、中心的三个小灯泡同时、等亮度的发光。

2、双刀开关合向右边,电路中接的是交流电,三个小灯泡亮度不同,接在通电棒的外表面的小灯泡亮度最亮,接在通电棒中心的小灯泡几乎不亮。

[注意事项]

4、本实验为高压作业,实验中,不要碰裸露的导线和电极,以免触电!

5、由于感应线圈产生的感应电流很大,因此,在双刀开关合向右边观察趋附效应时,通电

时间一定不要超过1分钟,否则电路容易烧掉。

6、

光电效应、电子风车

[实验仪器] 白炽灯、球型电子风车

[实验原理] 当光照射在金属表面时,若入射光的波长小于该金属的红限波长,金属表面将逸出光电子,一般逸出光电子的动量不为零。实验所用设备,风车转轴的摩擦可略,风车的叶片一面由红限波长大于可见光波长的金属组成,一面由红限波长小于可见光波长的金属组成,当灯泡发出的光照射风车时,第一种金属发生光电效应,光电子逸出,由动量守恒,风车将获得反动量,风车开始转动。

[操作方法]

接通电源,电路接通,灯泡发光,风车在光照下开始转动。

电磁波的发射、接收演示仪

[原理]当发射机中接有交流电时,引起发射机中的发射管自激振荡,在有缺口的环型导体G中产生高频变化电场,在缺口处,此变化电场将激发变化磁场,经发射天线H(G上方长74cm的直铜管)耦合,向外发射约波长150cm的电磁波,经反射天线(G上方长78cm的直铜管)反射,将两天线前方的电磁波加强。实验可验证此电磁波的存在以及此电磁波电场、磁场方向。

[操作步骤]

1、检查发射机上的电子管是否固定好;接收天线上小电珠是否完好;拉杆天线接头处的螺钉是否拧紧。

2、关闭高压开关,接通电源,预热5分钟,待发射管烧热后即可进行实验。

3、将半波振子接收天线(带有电池的天线)移至正对发射天线50cm左右,并平行发射天线,接通高压开关,接收天线上上方的小电珠发亮,小电珠发亮的原因是接收天线两端接收的外来交变电场。改变距离,小电珠亮暗程度不同。

(1)将调节接收天线放在发射天线前方,调节天线长度,天线上的电珠就变暗或变亮,待小电珠最亮时,接收天线的固有频率与接收的电磁波频率相同,产生共振。

(2)保持接收天线与发射天线的距离为50cm左右,接收天线长度为共振时的长度。将接收天线绕接收天线轴心缓慢转动360°,可观察到只有接收天线与发射天线平行时,小电珠最亮,即此电磁波的电场方向为此时天线方向。

4、手持环型接收天线到离发射天线中部20cm左右,使其平面水平放置,用绝缘改锥调整

环型接收天线的微调电容器,使环型天线上的小电珠达到最亮。小电珠发亮的原因是环型接收天线受变化磁场感应,产生涡旋电流。

(1) 移动环型天线从发射天线的一端至另一端,发现中央最亮而两端不亮,其原因是:发射天线的长度为其发射电磁波的半波长,两端为电流波节、中央为电流波腹,故两端磁场弱、中央磁场强。

(2) 转动环型天线的平面,发现环型天线水平放置时,小电珠最亮,由此可确定电磁波的磁场方向(垂直于环型天线平面)。

5、关闭高压开关,将半波振子接收天线的电池开关打开,电路中流有直流电,可见到分别接在铜管中心和外部的两个小灯泡一样亮。关闭电池开关,打开发射天线的高压开关,可看到只有接在铜管外部的小灯泡发光,其原因是铜管中的电流是由高频电磁波引起的高频变化交流电,而导体中流有交流电时,电流有趋肤效应——导体表面电流密度大,中间电流密度小。

6、关闭高压开关;关闭电源开关;取下220V 电源插头!

[思考] 在实验中,不妨移动安有小电珠的接收天线及接收线圈的位置和方向,或改变接收天线的长短并观察结果,分析一下,天线和线圈中何时感应电流最大?原因是什么?

[注意事项] 实验时先开电源,后开高压开关;关闭时,先关高压开关,后关电源开关。 开高压前,要将配套的接收天线远离发射机,以免烧坏小电珠。

第四次课:

手触式电源

[实验目的] 直观演示导体的接触电势差及与导体性质的关系。

[实验仪器] 两性质不同的金属板(铝板和铜板) 灵敏电流表

[实验原理] 当两个不同材料的导体互相接触时,接触点将形成接触电势差,在相同温度下,不同的两种材料产生的接触电势差不同;当金属两端温度不同时,金属两端亦将产生温差电势差(帕尔帖效应和汤姆逊效应)。

[操作方法及思考]

用人手压在两种金属上,两种金属的另一端将由于温差电势差和接触电势差而电势不同,用导线连在电流表的两端,电流表指针将摆动。

同一同学其手温度不同、湿度不同,产生的电流表偏转不同;不同同学产生的电流表偏转亦不同。为什么?

两位同学分别将自己的左(右)手放在两不同的金属板上,当两同学空着的手相握时,电流表指针将摆动;若两同学间不相连,电流表指针将不动,但当周围的电磁场发生改变时,电流表指针又将摆动了。你知道为什么吗?

温差电偶

[实验仪器] 接有两套金属丝、灵敏电流计电路板 酒精灯

[实验原理] 当金属两端温度不同时,金属两端将产生电势差,电势差的大小与两端温度差及金属的材料性质有关。将两段金属丝A 、B 两端拧合在一起并将两端分别放入不同温度下,当A 、B 为不同金属时,两端即有电势差,此装置称“温差电偶”;当A 、B 为相同金属时,两端电势差为零。在两金属丝间插入任一种金属C ,只要维持它与A 、B 的联接点在同一温度T 0,如图1,这个闭合回路中的温差电动势总与只由A 、B 两种金属组成的温差电偶中的温差电动势一样。 T

A

T 0

B

B C C T 0 T 0

T

A

B

C

T0

T0

图1

[操作方法]

如图2所示,实验中预备了两套金属丝,上边的一套A、B金属丝均为铜丝;下边的一套A、B金属丝不同,T0均为室温,T为用酒精灯加热的一端,将上下两套分别接入电表,可看到接入上面金属丝时,电表指针不动;接入下面金属丝时,指针动了。在精确的实验中可利用温差电偶测温度。

超导实验

实验中所用超导块为钇钡铜氧化物,这种材料在90K就将表现出超导体的特性。液氮温度为77K,故将超导块放在液氮中泡2~3分钟后取出,放在磁性轨道上,由于超导材料的抗磁性,超导材料表面将出现电流,此电流的磁场在超导材料内部一定与外磁场大小相等、方向相反,使超导材料内部磁场为零。在外部其磁极与轨道磁极同极相对,超导材料与轨道间出现斥力,超导材料将会在轨道上方漂浮。

电磁炮

[实验原理] 当炮筒中的线圈通以瞬时强电流时,穿过线圈的磁通量发生变化。由愣次定律,置于线圈中的金属炮弹产生的感生电流的方向一定会抵抗引起感生电流的原因(线圈中电流变化、炮弹在线圈中)。线圈中电流变化炮弹无法阻止,所以,炮弹会远离线圈,向外飞速射出。

[实验操作]

(1)接上三相电源;

(2)把金属炮弹放进尾部炮筒(要使炮弹全部进入炮筒,这样便利炮弹射出);按下触发开关,观察炮弹飞出的现象。

三相旋转磁场

光电式磁致伸缩演示仪

小球跳槽

拉曼光谱实验报告

拉曼光谱实验 姓名学号 何婷21530100 李玉环21530092 宋丹21530111 [实验目的] 1、了解Raman光谱的原理和特点; 2、掌握Raman光谱的定性和定量分析方法; 3、了解Raman光谱的谱带指认。 4、了解显微成像Raman光谱。 [仪器和装置] 1、显微Raman光谱系统一套,拉曼光谱仪的型号为SPL-RAMAN-785 USB2000+的拉曼光谱仪,自带785nm激光; 2、带二维步进电机平移台一台(有控制器一台); 3、PT纳米线样品; 4、光谱仪软件SpectraSuite; 5、步进电机驱动软件; 6、摄像头(已与显微镜集成在一起)。 [实验内容] 1、使用显微Raman系统及海洋光谱软件对单根或多根纳米线进行显微Raman光谱测量, 对测量的图和标准图进行比较,并通过文献阅读对PT纳米线Raman(测量和标准)的谱峰进行指认。 2、使用显微拉曼扫描系统进行二维样品表面拉曼信号收集,并生成样品表面特定波长处的 拉曼信号强度三维图,模拟样品表面拉曼表征。选择多个拉曼波长对样品形状进行观察。[实验结果及分析]

观察PbTiO3的拉曼散射谱并比对具体的拉曼散射光谱数据进行分析,可以找到以上10个拉曼散射峰,分别位于784.54nm,794.94 nm,798.60 nm,802.90 nm,806.84 nm,811.91 nm,817.10 nm,825.29 nm,832.44 nm,879.69nm附近,对应的Raman Shift分别是-7.46 cm-1 159.28 cm-1 216.94 cm-1 284.00 cm-1 344.82 cm-1 422.21 cm-1 500.44 cm-1 621.90 cm-1 725.97 cm-1 1371.21 cm-1。 (通过Raman Shift=1/λ入射-1/λ散射计算得到) PT纳米线Raman测量的谱峰指认: 分析可知,-7.46 cm-1 159.28 cm-1 216.94 cm-1 284.00 cm-1 344.82 cm-1 422.21 cm-1 500.44 cm-1 621.90 cm-1 725.97 cm-1附近的9个振动模,分别对应于PbTiO3的A1(1TO),E(1LO),E(2TO),B1+E,A1(2TO),E(2LO)+A1(2LO),E(3TO)A1(3TO),A1(3LO)声子模。 位于159.28 cm-1附近的模对应PbTiO3纳米线表面的TiO6八面体相对于Pb的振动;位于500.44 cm-1附近的模分别对应于表面Ti-O或Pb-O键的振动;位于725.97 cm-1附近的模对应于TiO6八面体中Ti-O键的振动。而位于284.00 cm-1的振动模为静模。此外,在725.97 cm-1处PbTiO3还具有额外的Raman振动模,可能与该相中含有大量且复杂的晶胞结构有关。据报道,复杂钙钛矿结构中氧八面体的畸变或八面体内B位离子的移动在某种程度上会破坏平移对称性,引起相邻晶胞不再具有相似的局部电场和极化率。 位于-7.46 cm-1处的拉曼峰强度增强,相比标准PbTiO3纳米线,其余拉曼峰强度均减弱。798nm处样品表面拉曼信号三维强度图:

拉曼光谱

拉曼光谱实验报告 一、实验目的 1. 了解拉曼光谱的基本原理、主要部件的功能; 2. 了解拉曼光谱对所观察与分析样品的要求; 3. 了解拉曼光谱所观察材料的微观组织结构和实际应用; 4. 初步掌握制样技术和观察记录方法 二、实验仪器原理 1928年C.V.拉曼实验发现,当光穿过透明介质被分子散射的光发生频率变化,这一现象称为拉曼散射,同年稍后在苏联和法国也被观察到。在透明介质的散射光谱中,频率与入射光频率υ0相同的成分称为瑞利散射;频率对称分布在υ0两侧的谱线或谱带υ0±υ1即为拉曼光谱,其中频率较小的成分υ0-υ1又称为斯托克斯线,频率较大的成分υ0+υ1又称为反斯托克斯线。靠近瑞利散射线两侧的谱线称为小拉曼光谱;远离瑞利线的两侧出现的谱线称为大拉曼光谱。瑞利散射线的强度只有入射光强度的10-3,拉曼光谱强度大约只有瑞利线的10-3。小拉曼光谱与分子的转动能级有关,大拉曼光谱与分子振动-转动能级有关。拉曼光谱的理论解释是,入射光子与分子发生非弹性散射,分子吸收频率为υ0的光子,发射υ0-υ1的光子(即吸收的能量大于释放的能量),同时分子从低能态跃迁到高能态(斯托克斯线);分子吸收频率为υ0的光子,发射υ0+υ1的光子(即释放的能量大于吸收的能量),同时分子从高能态跃迁到低能态(反斯托克斯线)。分子能级的跃迁仅涉及转动能级,发射的是小拉曼光谱;涉及到振动-转动能级,发射的是大拉曼光谱。与分子红外光谱不同,极性分子和非极性分子都能产生拉曼光谱。激光器的问世,提供了优质高强度单色光,有力推动了拉曼散射的研究及其应用。拉曼光谱的应用范围遍及化学、物理学、生物学和医学等各个领域,对于纯定性分析、高度定量分析和测定分子结构都有很大价值。 拉曼效应起源于分子振动(和点阵振动)与转动,因此从拉曼光谱中可以得到分子振动能级(点阵振动能级)与转动能级结构的知识。用虚的上能级概念可以说明了拉曼效应: 设散射物分子原来处于基电子态,当受到入射光照射时,激发光与此分子的作用引起的极化可以看作为虚的吸收,表述为电子跃迁到虚态(Virtual state),虚能级上的电子立即跃迁到下能级而发光,即为散射光。设仍回到初始的电子态,则有如图所示的三种情况。因而散射光中既有与入射光频率相同的谱线,也有与入射光频率不同的谱线,前者称为瑞利线,后者称为拉曼线。在拉曼线中,又把频率小于入射光频率的谱线称为斯托克斯线,而把频率大于入射光频率的谱线称为反斯托克斯线。

初中物理演示实验的教学设计6页word文档

初中物理演示实验的教学设计 物理是一门以实验为基础的学科,其中包含大量的演示实验,它们是帮助学生建立物理概念和规律,理解和掌握物理知识不可缺少的手段,也是塑造学生科学精神和培养良好品德,促进学生由形象思维向抽象思维转变的有效途径。在新课程模式下强调以学生为本、以学生为主体,这就要求物理教师充分利用演示实验引导学生观察现象、发现规律、增强课堂效果。下面就如何设计好演示实验,发挥演示实验的课堂效果,谈谈自己的看法。 1 演示实验要精心准备,反复调试 为了更好地达到演示实验的效果,教师课前必须精心准备实验材料、设计合理的实验过程,弄清楚实验的原理和方法,并要反复操作调试,直到熟练的地步。对于在实验中可能出现的故障做到心中有数并能及时排除,从而使实验做得规范、熟练、成功,以取得预期的效果。 讲解“电磁铁”,由于实验器材的原因,教师课前必须经过试验找到合适的电流范围,以便达到实验效果。讲解物体浮沉条件,通过改变液体密度让学生发现鸡蛋从下沉到悬浮最后到漂浮。这个实验要想达到理想的效果,就要求教师课前将水变成盐水,使鸡蛋下沉到水底的状态变为悬浮的临界状态,这样鸡蛋从下沉到悬浮最后到漂浮的过程明显、节省时间。讲解“压力压强”,教师要选择有弹性的海绵和质量合适的物体。在演示热机原理的实验时,经过反复的调试,得出在试管中加入水的体积为试管的四分之一,需要用酒精灯加热大约2分钟,实验的效果非常明显。 2 演示实验装置设备,尽可能使用学生生活中常见、常用的物品组

合,尽可能多地使用自制教具 物理来源于生活,并与社会生活联系紧密,在进行演示实验时应尽可能使用学生生活中常见、常用的物品组合,有意识地引导学生联系生活实际,分析物理现象,并可巧用身边物品进行物理实验,以此激发学生的学习兴趣,加深学生对所学知识的理解。 例如演示磁极间相互作用时,可利用粉笔做导轨演示很是方便。具体做法:将七八支粉笔平行摆好,然后将两条形磁铁拉开或靠近来演示相吸或相斥。此实验还可用在力学部分来说明物体间力的作用是相互的。又例如顺手拿过学生的铅笔,将两环形磁铁套在铅笔上演示同名磁极相互排斥,还能说明磁悬浮列车的原理。如用铅笔和小刀做压强实验,用雪碧瓶做液体压强与深度关系的实验,用汽水瓶做大气压实验,用眼药瓶做物体的浮沉实验,用水和玻璃做光的色散实验等,这些器材学生更熟悉,更有利于使学生体会物理就在身边,物理与生活联系非常紧密。 另外,在进行演示实验时教师还要尽可能多地使用自制教具。自制教具一般都是教师针对现有实验不足或者现有仪器演示效果不明显而设计 制作的,实验结果会更明显、更直观,学生更容易观察到。如讲解“浮与沉”时,教师可以利用自制潜水艇进行演示,效果会很明显。 再如在演示“液体沸点和气压关系”的实验时,首先在两只烧瓶里装上适量的水,让温度计的玻璃泡完全浸没在水中,然后给左烧瓶加热,由于空气受热膨胀,左瓶一部分空气通过导管流到右瓶里,使左瓶的气压减小,而右瓶气压增大。加热一段时间后,夹子夹紧橡皮管。用酒精灯同时给左右烧瓶加热,直到水沸腾,读下左右温度计示数大约为94 ℃和105 ℃。

激光拉曼实验报告

激光拉曼及荧光光谱实验 一、实验目的 1、 了解激光拉曼的基本原理和基本知识以及用激光拉曼的方法鉴别物质成分和分子结构的原理; 2、 掌握LRS – II 激光拉曼/荧光光谱仪的系统结构和操作方法; 3、 研究四氯化碳CCL 4、苯C 6H 6等物质典型的振动—转动光谱谱线特征。 二、实验原理 2.1 基本原理 分子有振动。原子分双子的振动按经典力学的观点可以看成是简谐振子,其能量为 A 是振幅,k 是力常数。按照量子力学,简谐振子的能量是量子化的, t=0,1,2,3,···,是振动量子数,f 是振子的固有振动频率。如果在同一电子态中,有振动能级的跃迁,那么产生的光子能量 hf t t E E h )('12-=-=ν 波数为 CO 在红外部分有4.67微米、2.35微米、1.58微米等光谱带,其倒数之比近似为1: 2:3。当Δt=1时,测得的ν ~反映了分子键的强弱。 分子有转动。双原子分子的转动轴是通过质心而垂直于联接二原子核的直线的。按照经典力学,转动的动能是 式中P 是角动量,I是转动惯量, 222211r m r m I += 可以证明 I P I E 2212 2= =ω2 2 2 121r r m m m m I μ=+= 2222 1212 1 kA kx mv E =+ = 2 12 1m m m m m += hf t E )2 1(+=m k f π21= ,3,2,)(1 ~12ωωωωλ ν =?=-'=-= =t c f t t hc E E

上式中r1,r2和r分别代表两原子到转轴的距离及两原子之间的距离,μ称为约化质量。按照量子力学,角动量应等于 代入上式得 此式可以从量子力学直接推得,J称为转动量子数。当J=0,1,2,3,···等值时,相应的J(J+1)=0,2,6,12,···,所以能级的间隔是I h 228π的2,4,6,8,···倍。 实验和理论都证明纯转动能级的跃迁只能在邻近能级之间,就是ΔJ=±1。所得 光谱的波长应该有下式表达的值: 谱线波数(ν ~)的间隔是相等的。HCL 分子远红外吸收谱中,曾观察到很多条吸收线,这些线的波数间隔应该是2B,实验测得:B=10.34厘米 -1 ,所以由此求得 转动惯量I,进而求得HCL 分子中原子之间的核间距这一重要数据。 多原子分子的转动可以近似地看作刚体的转动,这涉及到多个转轴的不同的转动惯量。其谱线结构较为复杂,只有直线型的分子和对称高的分子转动曾研究出一些结果。在分析化学领域中提供了一些分析样品的标准特征谱线可供实验参照。 光通过透明的物体时,有一部分被散射。如果入射光具有线状谱,散射光的光谱中 除有入射光的谱线外,还另有一些较弱的谱线,这些谱线的波数ν '~等于入射光某一波数0~ν加或减一个数值,即10~~~ννν±='。新出现谱线的波数与入射光的波数之差发现与光源无关,只决定于散射物。如果换一个光源,0~ν不同了,但如果散射物不变换,那么0~~νν-'还是等于原来的1~ν,散射光的波数变动反映了散射物的性质。由于散射光的波数等于入射光的波数与另一数值1 ~ν组合的数值,所以这样的散射称作组合散射。 可以在紫外或可见区观测分子的振动和转动能级,通过选择波长在可见光波段的激 ,2,1,0,2) 1(=+=J h J J P π ) 1(82 2+= J J I h E πIc h B J BJ J J J J Ic h hc E E 2''''2'8, ,3,2,12)]1()1([8~1 ππνλ= ==+-+=-==

初中物理实验教学计划(含进度表)

物理实验教学计划 一、指导思想: 物理实验是学生进行科学探究的重要方式,实验室则是学生学习和进行实验的主要场所,是物理探究学习的主要 资源。因此,学校高度重视物理实验室建设,配置必要的仪器和设备,确保每个学生都能进行实验探究活动,为学生 开展实验探究活动创造了良好的条件。 中学物理实验教学的目的与任务即是,通过实验,使学生最有效地掌握进一步学习现代科学技术所必需的基础物理知 识,培养初步的实践操作技能和创新能力。教学的重点放在培养学生科学实验能力与提高学生科学实验素养,使学生 在获取知识的同时提高自学能力、运用知识的综合分析能力、动手能力和设计创新能力。 初中物理是九年义务教育必修的一门基础课程。根据《九年义务教育全日制初级中学物理教学大纲》和新课程标 准,其中要求学生具备的能力之一就是初步的观察、实验能力:能有目的地观察,辩明观察对象的主要特征及其变化 条件,能了解实验目的,会正确使用仪器,会作必要的记录,会根据实验结果得出结论,会写简单的实验报告。 实验教学作为物理教学中的一个重要内容和重要手段,因此实验室工作直接关系到物理教学工作是否能顺利进行。 因此实验室必须建立和健全科学、规范的管理体制,实行规范的管理。 二、具体工作计划: 1、制订规章制度,科学规范管理 2、按照学校各类规章制度,并认真执行。 3、制订学期实验计划表、周历表。 4、开齐各类实验,并积极创造条件改演示实验为分组实验,积极服务于教学。 5、充分利用生活中身边的实验器材的作用,结合实验室条件进行分组实验。 6、做好仪器、器材的常规维修和保养工作。 7、做好仪器的借出、归还验收工作。 8、有必要时,可以自制一些教具。 9、做好仪器、器材的补充计划。 10、做好各类台帐的记录工作。结合采用电子档案。 11、结合学校常规管理,保持实验室的常清洁。 三、具体实验安排: 八年级物理上学期实验进度表 周次起止时间实验课题主要器材备注一长度测量秒表、刻度尺 二测量物体运动的速度玻璃管、米尺、电子停表演示演示 三四声的产生音叉、共鸣箱、方座支架、泡沫塑料小球、细线演示真空铃实验真空罩、闹钟、抽气机演示声的传播声传播演示器、玻璃水槽演示乐音的三个特征梳子、钢板尺、听诊器演示 五六七光的直线传播光的传播演示光的反射光具盘、光的反射演示器演示平面镜成像两个完全相同的蜡烛、平面镜、火柴、刻度尺分组凸镜、凹镜凸面镜、凹面镜演示光的折射光具盘、玻璃杯、水、铅笔平行玻璃砖课外 八透镜对光的作用凸透镜、凹透镜、光具盘演示凸透镜成像规律光具座、凸透镜、火柴、蜡烛、光屏分组近视的成因及矫正近视眼镜、凸透镜、光屏、蜡烛分组 九中考复习十期中考试 十一声的产生音叉、共鸣箱、方座支架、泡沫塑料小球、细线演示真空中的闹钟真空罩、闹钟、抽气机演示声的传播声传播演示器演示

激光拉曼光谱实验报告

激光拉曼光谱实验报告 摘要:本实验研究了用半导体激光器泵浦的3Nd + :4YVO 晶体并倍频后得到的532nm 激 光作为激发光源照射液体样品的4CCL 分子而得到的拉曼光谱,谱线很好地吻合了理论分析的4CCL 分子4种振动模式,且频率的实验值与标准值比误差低于2%。又利用偏振片及半波片获得与入射光偏振方向垂直及平行的出射光,确定了各振动的退偏度,分别为、、、,和标准值0和比较偏大。 关键词:拉曼散射、分子振动、退偏 一, 引言 1928年,印度物理学家拉曼()和克利希南()实验发现,当光穿过液体苯时被分子散射的光发生频率变化,这种现象称为拉曼散射。几乎与此同时,苏联物理学家兰斯别而格()和曼杰尔斯达姆()也在晶体石英样品中发现了类似现象。在散射光谱中,频率与入射光频率0υ相同的成分称为瑞利散射,频率对称分布在0υ两侧的谱线或谱带01υυ±即为拉曼光谱,其中频率较小的成分01υυ-又称为斯托克斯线,频率较大的成分01υυ+又称为反斯托克斯线。这种新的散射谱线与散射体中分子的震动和转动,或晶格的振动等有关。 拉曼效应是单色光与分子或晶体物质作用时产生的一种非弹性散射现象。拉曼谱线的数目,位移的大小,谱线的长度直接与试样分子振动或转动能级有关。因此,与红外吸收光谱类似,对拉曼光谱的研究,也可以得到有关分子振动或转动的信息。目前拉曼光谱分析技术已广泛应用于物质的鉴定,分子结构的研究谱线特征。 20世纪60年代激光的问世促进了拉曼光谱学的发展。由于激光极高的单色亮度,它很快被用到拉曼光谱中作为激发光源。而且基于新激光技术在拉曼光谱学中的使用,发展了共振拉曼、受激拉曼散射和番斯托克斯拉曼散射等新的实验技术和手段。 拉曼光谱分析技术是以拉曼效应为基础建立起来的分子结构表征技术,其信号来源于分子的振动和转动。它提供快速、简单、可重复、且更重要的是无损伤的定性定量分析,无需样品准备,样品可直接通过光纤探头或者通过玻璃、石英、和光纤测量。拉曼光谱的分析方向有定性分析、结构分析和定量分析。

初中物理实验教学心得体会

初中物理实验教学心得 体会 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN

物理实验教学从实入手 实验是物理教学中的主要方法, 也是使学生提高学习兴趣、建立基本概念、培养科技精神的一个重要手段。在教学的全过程中要贯穿实验这一条主线, 要想达到这一目标, 必须把握好“演示实验”、“分组实验”和“探究实验”这三个关键环节。 1 演示实验教学要做到“精、真、显” 演示实验是指为配合教学内容而由教师操作示范的实验。它能化抽象为具体, 化枯燥为生动, 把要研究的物理现象清楚地展示在学生面前, 引导学生观察思考, 帮助他们掌握物理概念和规律。“精”是要精心准备, 要在选题、仪器、教案、教法等各个方面进行充分准备。在选题上, 对于教材中提供的演示实验要作为首选, 但要结合实际。在仪器上, 要在课前认真检查实验所需仪器的性能, 必要时可以先做一遍实验,确保仪器的完好。在备课上, 教师要对教材进行认真分析, 实验过程中可能出现的问题进行认真的思考, 对可能出现的问题如何解决。在教法上, 教师要对授课内容有整体把握, 对何时进行实验, 在实验中有什么现象, 根据这些现象引导学生应归纳出什么规律或总结出什么结论, 学生会提出哪些问题要在课前考虑清楚。“真”教师在演示实验的过程中也必须保证过程的真实性和结论的可靠性。因此一定要尽可能保证实验的成功。要保证实验成功, 除了在课前充分准备外, 还要求教师有深的理论功底和较刻苦的钻研精神。一旦实验中出现了问题, 教师一忌忙乱, 二忌简单, 三忌虚假, 教师对出现的问题要迅速地分析原因, 找出错误的所在, 并向学生做出正确的

初中物理实验列表及注意事项

初中物理学生实验 八上实验 1、长度和时间的测量。器材:刻度尺、停表。 2、测量平均速度。器材:斜面、小车、金属片、刻度尺、停表。 3、用温度计测量水温。器材:烧杯、温度计、水 4、探究固体熔化时温度的变化规律。器材:铁架台、石棉网、烧杯、试管、温度计、停表、海波、 石蜡、酒精灯、火机。 5、探究水沸腾时温度变化的特点。器材:铁架台、石棉网、烧杯、盖板、温度计、停表、水、酒精 灯、火机。 6、探究光反射时的规律。器材:光的反射规律实验仪、激光、白纸。 7、探究平面镜成像的特点。器材:玻璃板、蜡烛、白纸。 8、探究凸透镜成像的规律。器材:光具座、蜡烛、凸透镜、光屏。 9、用天平测量物体质量。器材:天平、砝码、烧杯。 10、探究同种物质的质量与体积的关系。器材:天平、量筒、砝码。 11、测量盐水和小石块的密度。器材:量筒、天平、砝码、小烧杯、盐水、石块。 八下实验 1、练习使用弹簧测力计。器材:弹簧测力计。 2、探究重力的大小跟质量的关系。器材:弹簧测力计、钩码(或天平)。 3、探究二力平衡的条件。器材:小车、砝码、细线、托盘。 4、测量滑动摩擦力。器材:木板、木块、弹簧测力计。 5、研究影响滑动摩擦力大小的因素。器材:木板、木块、弹簧测力计、砝码、毛巾。 6、探究影响压力作用效果的因素。器材:小桌、海绵、砝码。 7、探究浮力的大小跟哪些因素有关。器材:弹簧测力计、物块、透明盛液筒、水、盐。 8、探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系。器材:弹簧测力计、溢水杯、小桶、物块、水。 9、探究物体的动能跟哪些因素有关。器材:斜面、钢球、木块。 10、探究杠杆的平衡条件。器材:杠杆、钩码、刻度尺、铁架台。 11、研究定滑轮和动滑轮的特点。器材:滑轮、弹簧测力计、铁架台、细绳、钩码。 12、测量滑轮组的机械效率。器材:滑轮、弹簧测力计、铁架台、细绳、钩码、刻度尺。 九年级实验 1、比较不同物质吸热的情况。器材:量热器、温度计、水、食用油。 2、连接串联电路和并联电路。器材:电源、导线、灯泡、开关。 3、练习使用电流表。器材:电源、导线、灯泡、开关、电流表。 4、探究串、并联电路的电流规律。器材:电源、导线、灯泡、开关、电流表。 5、练习使用电压表。器材:电源、导线、灯泡、开关、电压表。 6、探究串并联电路的电压规律。器材:电源、导线、灯泡、开关、电压表。 7、探究影响导体电阻大小的因素。器材:电源、导线、开关、电流表、导线板。 8、练习使用滑动变阻器。器材:电源、导线、开关、电流表、灯泡、滑动变阻器。 9、探究电流与电压、电阻的关系。器材:电源、导线、开关、电流表、电压表、定值电阻、滑动变 阻器。 10、伏安法测电阻。器材:电源、导线、开关、电流表、电压表、定值电阻、滑动变阻器。 11、测量小灯泡的电功率。器材:电源、导线、开关、电流表、电压表、灯泡、滑动变阻器。 12、研究磁场的方向。器材:条形磁铁、小磁针。 13、探究通电螺线管外部的磁场分布。器材:通电螺线管、铁棒、小磁针、电源、开关、导线。

拉曼光谱实验报告

成绩 评定 教师 签名 嘉应学院物理学院近代物理实验 实验报告 实验项目:拉曼光谱 实验地点: 班级: 姓名: 座号: 实验时间:年月日

图2 ν? 0ν ν? 斯托克斯线 瑞利线 反斯托克斯线 一、实验目的: 1、 了解拉曼散射的基本原理 2、 学习使用拉曼光谱仪测量物质的谱线,知道简单的谱线分析方法。 二、实验仪器和用具: RBD 型激光拉曼光谱仪 三、实验原理: 按散射光相对于入射光波数的改变情况,可将散射光分为瑞利散射、布利源散射、拉曼散射;其中瑞利散射最强,拉曼散射最弱。在经典理论中,拉曼散射可以看作入射光的电磁波使原子或分子电极化以后所产生的,因为原子和分子都是可以极化的,因而产生瑞利散射,因为极化率又随着分子内部的运动(转动、振动等)而变化,所以产生拉曼散射。 在量子理论中,把拉曼散射看作光量子与分子相碰撞时产生的非弹性碰撞过程。在弹性碰撞过程中,光量子与分子均没有能量交换,于是它的频率保持恒定,这叫瑞利散射,如图(1a );在非弹性碰撞过程中光量子与分子有能量交换,从而使它的频率改变,它取自或给予散射分子的能量只能是分子两定态之间的差值12E E E ?=-,当光量子把一部分能量交给分子时,频率较低的光为斯托克斯线,散射分子接受的能量转变成为分子的振动或转动能量,从而处于激发态1E ,如图(1b ),这时的光量子的频率为0ννν'=-?;光量子从较大的频率散射,称为反斯托克斯线,这时的光量子的频率为0ννν'=+?。 最简单的拉曼光谱如图2所示,中央的是瑞利散射线,频率为0ν,强度最强;低频一侧的是斯托克斯线,强度比瑞利线的强度弱很多;高频的一侧是反斯托克斯线,强度比斯托克斯线的 图(1a ) 0h ν ()0h νν+? 0h ν ()0h νν-? 图(1b ) (上能态是虚能态,实 际不存在。这样的跃迁 过程只是一种模型实 际并没有发生) 0h ν 0h ν 0h ν 0h ν

激光拉曼光谱仪实验报告

实验六 激光拉曼光谱仪 【目的要求】 1.学习和了解拉曼散射的基本原理; 2.学习使用激光拉曼光谱仪测量CCL 4的谱线; 【仪器用具】 LRS-3型激光拉曼光谱仪、CCL 4、计算机、打印机 【原 理】 1. 拉曼散射 当平行光投射于气体、液体或透明晶体的样品上,大部分按原来的方向透射 而过,小部分按照不同的角度散射开来,这种现象称为光的散射。散射是光子与物质分子相互碰撞的结果。由于碰撞方式不同,光子和分子之间会有多种散射形式。 ⑴ 弹性碰撞 弹性碰撞是光子和分子之间没有能量交换,只是改变了光子的运动方向,使得散射光的频率与入射光的频率基本相同,频率变化小于3×105HZ ,在光谱上称为瑞利散射。瑞利散射在光谱上给出了一条与入射光的频率相同的很强的散射谱线,就是瑞利线。 ⑵ 非弹性碰撞 光子和分子之间在碰撞时发生了能量交换,这不仅使光子改变了其运动方向,也改变了其能量,使散射光频率与入射光频率不同,这种散射在光谱上称为拉曼散射,强度很弱,大约只有入射线的10-6。 由于散射线的强度很低,所以为了排除入射光的干扰,拉曼散射一般在入射线的垂直方向检测。散射谱线的排列方式是围绕瑞利线而对称的。在拉曼散射中散射光频率小于入射光频率的散射线被称为斯托克斯线;而散射光频率大于入射光频率的散射线被称为反斯托克斯线。斯托克斯线和反斯托克斯线是如何形成的呢?在非弹性碰撞过程中,光子与分子有能量交换, 光子转移一部分能量给分子, 或者从分子中吸收一部分能量,从而使它的频率改变,它取自或给予散射分子的能量只能是分子两定态之间的差值21E E E -=?。在光子与分子发生非弹性碰撞过程中,光子把一部分能量交给分子时,光子则以较小的频率散射出去,称为频率较低的光(即斯托克斯线),散射分子接受的能量转变成为分子的振动或转动能

初中物理演示实验六忌

初中物理演示实验六忌 一、忌课前准备不充分 演示实验作为一种教学手段,是教师备课的重要内容,需要教师认真研究和准备。有的教师轻视课前演示实验的准备工作,结果造成演示失败或出现意想不到的情况,以致在课堂上手忙脚乱,“强行”让学生接受结论,教学效果很不理想。造成这种情况的原因是多方面的:有的是思想认识存在问题,对实验教学不重视或持怀疑态度;有的是疏忽大意,以为实验内容简单、以前做过或曾看见别人做过,不必特意准备;还有的是怕麻烦。这些都是演示实验教学的大忌。 教师在课前首先要准备好与实验有关的全部仪器、材料。其次是在课前反复操作,直到熟练的地步,对于在实验中可能出现的故障做到心中有数并能及时排除。第三是掌握演示时间,注意与教学进度紧密配合。第四是教师要考虑除大纲和教材中规定的演示实验外,还可以适当补充哪些小实验,或对现有的实验作必要的改进,以提高教学效果。例如在讲解蒸发吸热这一问题时,教师可用方座支架、小烧瓶、细玻璃管、有色水和小烧杯等组装一个伽利略气体温度计,用它来演示蒸发吸热现象比直接用普通温度计演示现象清晰、直观。第五是要考虑在演示过程中如何引导学生观察,启发学生思维,最大限度地发挥演示实验的作用。 二、忌操作不规范 操作规范是指教师在使用仪器、连接和装配仪器及演示现象时动作要准确、标准。例如在使用托盘天平时,取用砝码、移动游码必须用镊子而不能用手;点燃酒精灯后火柴签不能随手扔在地上,要放在专门的废物杯中;电路的连接应先接线路、后接电源,拆卸时先断电源、后拆线路;导线两端接头不是钩、叉时要注意导线在接线柱上的绕向应同螺母旋紧的方向一致等。教师的一举一动都会给学生留下深刻的印象,起到潜移默化的作用。教师的规范操作,不仅是实验成功的前提,而且会使学生养成严谨求实的良好实验习惯。 三、忌实验用语不准确 教师在介绍实验仪器、阐述实验过程和总结实验结论时,语言必须准确而不含糊。有的教师在进行演示实验时不注意语言的准确表达,对学生正确认识仪器、形成概念、掌握定律就会产生不良的影响。例如在称呼仪器名称时就有三种错误现象:一是随意更改仪器名称,如将滑动变阻器称为电阻器,将斜面小车称为木板小车等。二是将类似的仪器混为一谈,如将圆筒测力计、平板测力计称为弹簧秤。三是方言和普通话夹杂使用,对仪器的读音不准。 四、忌唱独角戏,不让学生参与配合 演示实验不能先由教师做给学生看,再讲给学生听,使演示与讲解脱节。那样做忽视了学生学习的主动性,把学生当作被动接收的“仓库”,完全没有发挥出

拉曼光谱实验报告

嘉应学院物理学院近代物理实验 实验报告 实验项目:拉曼光谱 实验地点: 班级: 姓名: 座号:

实验时间:年月日 一、实验目的: 1、了解拉曼散射的基本原理 2、学习使用拉曼光谱仪测量物质的谱线,知道简单的谱线分析方法。 二、实验仪器和用具: RBD型激光拉曼光谱仪 三、实验原理: 按散射光相对于入射光波数的改变情况,可将散射光分为瑞利散射、布利源散射、拉曼散射;其利散射最强,拉曼散射最弱。在经典理论中,拉曼散射可以看作入射光的电磁波使原子或分子电极化以后所产生的,因为原子和分子都是可以极化的,因而产生瑞利散射,因为极化率又随着分子部的运动(转动、振动等)而变化,所以产生拉曼散射。 在量子理论中,把拉曼散射看作光量子与分子相碰撞时产生的非弹性碰撞过程。在弹性碰撞过程中,光量子与分子均没有能量交换,于是它的频率保持恒定,这叫瑞利散射,如图(1a);在非弹性碰撞过程中光量子与分子有能量交换,从而使它的频率改变,它取自或给

图2 ν?0νν? 斯托克斯线瑞利线反斯托克斯线予散射分子的能量只能是分子两定态之间的差值 12 E E E ?=-,当光量子把一部分能量交 给分子时,频率较低的光为斯托克斯线,散射分子接受的能量转变成为分子的振动或转动能 量,从而处于激发态 1 E,如图(1b),这时的光量子的频率为 ννν '=-?;光量子从较大 的频率散射,称为反斯托克斯线,这时的光量子的频率为 ννν '=+?。 最简单的拉曼光谱如图2所示,中央的是瑞 利散射线,频率为 ν,强度最强;低频一侧的 是斯托克斯线,强度比瑞利线的强度弱很多;高 频的一侧是反斯托克斯线,强度比斯托克斯线的 强度又要弱很多,因此并不容易观察到反斯托克 斯线的出现,但反斯托克斯线的强度随着温度的升高而迅速增大。斯托克斯线和反斯托克斯 线通常称为拉曼线,其频率常表示为 νν ±?,ν?称为拉曼频移。为尽可能地考虑增强入射光的光强和最大限度地收集散射光,又要尽量地抑制和消除主要来自瑞利散射的背景杂散光,提高仪器的信噪比。拉曼光谱仪一般由图3所示的五个部分构成。 仪器的外形示意图见图5所示。仪器配套实验台,各分部件安装于实验台上,实验台结实平稳,满足精度光学实验的要求。 图3 拉曼光谱仪的基本结构

初中物理演示实验、分组实验汇总

人教版初中物理实验目录八年级上物理实验目录 一、演示实验 1、测一测你听觉的频率范围; 2、探究声音的奥秘; 3、观察水的三种状态记起特征; 4、练习使用温度计; 5、观察蒸发现象; 6、模拟大自然中“雨”的形成; 7、人工造“雪”; 8、分解太阳光; 9、观察色光的混合; 10、观察颜料的混合; 11、探测红外线的热效应; 12、光的直线传播——手影; 13、探究光的反射; 14、观察镜面反射与漫反射; 15、认识透镜; 16、辨别凸透镜和凹透镜; 17、测定凸透镜的焦距; 18、透镜的应用; 19、通过两个透镜观察物体; 20、观察光从空气射入水中时的折射现象; 21、观察光通过玻璃砖时的折射现象; 22、探究透镜的奥秘; 23、光的折射与透镜原理; 24、比较课桌的长、宽、高; 25、观察刻度尺; 26、用刻度尺测量纸张的厚度; 27、比较纸片下落的快慢; 28、测量纸片下落的速度。 二、分组实验 1、观察水的沸腾; 2、探究水、松香的熔化特点; 3、探究平面镜成像的特点; 4、探究凸透镜成像的规律; 5、研究充水玻璃管中气泡的运动规律。

一、演示实验 1、托盘天平的认识和使用; 2、探究物体的形状、形态的变化对其质量大小的影响; 3、测量一枚大头针的质量; 4、测量水的质量; 5、探究物体的质量和体积之间的关系; 6、比较物质的硬度; 7、认识物体的结构; 8、探究分子的运动和分子间存在吸引力; 9、观察物体形变大小与外力大小的关系; 10、观察弹簧测力计; 11、判断重力的方向; 12、研究自行车上的摩擦力; 13、物体间力的作用是相互的; 14、探究大气压强; 15、估测大气压的值; 16、流体压强和流速的关系; 17、探究浮力的大小; 18、下沉的物体是否受到浮力的作用; 19、怎样使物体上浮或下沉; 20、探究二力平衡的条件; 21、探究阻力对物体的影响; 22、探究物体的浮沉条件; 23、观察惯性现象; 二、分组实验 1、用天平测物体的质量; 2、用量筒和天平测量固体和液体的密度; 3、探究不同物质比热容的大小; 4、探究影响物体所受重力大小的因素; 5、探究改变摩擦力大小的方法; 6、探究压力和压强的关系和效果; 7、探究液体的压强。

激光拉曼光谱仪实验报告

实验六激光拉曼光谱仪 【目的要求】 1.学习和了解拉曼散射的基本原理; 2.学习使用激光拉曼光谱仪测量CCL的谱线; 【仪器用具】 LRS-3型激光拉曼光谱仪、CCL、计算机、打印机 【原理】 1.拉曼散射 当平行光投射于气体、液体或透明晶体的样品上,大部分按原来的方向透射而过,小部分按照不同的角度散射开来,这种现象称为光的散射。散射是光子与物质分子相互碰撞的结果。由于碰撞方式不同,光子和分子之间会有多种散射形式。 (1)弹性碰撞 弹性碰撞是光子和分子之间没有能量交换,只是改变了光子的运动方向,使得散射光的频率与入射光的频率基本相同,频率变化小于3X 105HZ在光谱上称为瑞利散射。瑞利散射在光谱上给出了一条与入射光的频率相同的很强的散射谱线,就是瑞利线。 ⑵非弹性碰撞 光子和分子之间在碰撞时发生了能量交换,这不仅使光子改变了其运动方向,也改变了其能量,使散射光频率与入射光频率不同,这种散射在光谱上称为拉曼散射,强度很弱,大约只有入射线的10-6。 由于散射线的强度很低,所以为了排除入射光的干扰,拉曼散射一般在入射线的垂直方向检测。散射谱线的排列方式是围绕瑞利线而对称的。在拉曼散射中散射光频率小于入射光频率的散射线被称为斯托克斯线;而散射光频率大于入射光频率的散射线被称为反斯托克斯线。斯托克斯线和反斯托克斯线是如何形成的呢?在非弹性碰撞过程中,光子与分子有能量交换,光子转移一部分能量给分子或者从分子中吸收一部分能量,从而使它的频率改变,它取自或给予散射分子的能量只能是分子两定态之间的差值=E - E2。在光子与分子发生非弹性碰撞 过程中,光子把一部分能量交给分子时,光子则以较小的频率散射出去,称为频率较低的光(即斯托克斯线),散射分子接受的能量转变成为分子的振动或转动能 量,从而处于激发态Ei,这时的光子的频率为、-- ■'■:■■-(入射光的频率为\ 0);

物理实验实验报告

物理仿真实验——拉曼光谱 一、实验目的: 1.拍摄拉曼光谱并观察; 2.学会推测出分子拉曼光谱的基本概貌,如谱线数目、大致位置、偏振性质和它们的相对强度; 3.从实验上确切知道谱线的数目和每条线的波数、强度及其应对应的振动方式。 4.以上两个方面工作的结合和对比,利用拉曼光谱获得有关分子的结构和对称性的信息。 二、实验原理 (1)拉曼效应和拉曼光谱:当光照射到物质上时会发生非弹性散射,散射光中除有与激发光波长相同的弹性成分(瑞利散射)外,还有比激发光波长长的和短的成分,后一现象统称为拉曼效应。由分子振动、固体中的光学声子等元激发与激发光相互作用产生的非弹性散射称为拉曼散射,一般把瑞利散射和拉曼散射合起来所形成的光谱称为拉曼光谱。 (2)拉曼光谱基本原理: 设散射物分子原来处于基电子态,振动能级如下图所示。 当受到入射光照射时,激发光与此分子的作用引起的极化可以看作为虚的吸收,表述为电子跃迁到虚态,虚能级上的电子立即跃迁到下能级而发光,即为散射光。

设仍回到初始的电子态,则有如图所示的三种情况。因而散射光中既有与入射光频率相同的谱线,也有与入射光频率不同的谱线,前者称为瑞利线,后者称为拉曼线。在拉曼线中,又把频率小于入射光频率的谱线称为斯托克斯线,而把频率大于入射光频率的谱线称为反斯托克斯线。 瑞利线与拉曼线的波数差称为拉曼位移,因此拉曼位移是分子振动能级的直接量度。下图给出的是一个拉曼光谱的示意图。 (3)拉曼效应的经典电磁解释:如分子,在激发光的交变场作用下发生感生极化,也就是正负电中心从相合变为相离,成为电偶极子。这感生电偶极子是随激发场而交变的,因此它也就是成了辐射体。简单的与激光同步的发射,就成为瑞利散射。然而分子本身有振动和转动,各有其特种频率。这些频率比激发光的频率低一两个数量级或更多些,于是激发光的每一周期所遇的分子振动和转动相位不同,相应的极化率也不同。 (4)当光入射到样品上时的三种情况: 1.光子同样品分子发生了弹性碰撞,没有能量交换,只是改变了光子的运动方向, 此时散射光频率=入射光频率:hv k =hv 1 ; 2.如频率为v 1的入射光子被样品吸收,样品分子被激发到能量为hv L 的振动能级 L = 1上,同时发生频率为v s=v1-v L的斯托克斯散射;

拉曼光谱实验报告

拉曼光谱实验报告 集团文件版本号:(M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988)

实验报告 实验项目:拉曼光谱 实验地点: 班级: 姓名: 座号: 实验时间:年月日 一、实验目的: 1、了解拉曼散射的基本原理 2、学习使用拉曼光谱仪测量物质的谱线,知道简单的谱线分析方法。 二、实验仪器和用具: RBD型激光拉曼光谱仪 三、实验原理: 按散射光相对于入射光波数的改变情况,可将散射光分为瑞利散射、布利源散射、拉曼散射;其中瑞利散射最强,拉曼散射最弱。在经典理论中,拉曼散射可以看作入射光的电磁波使原子或分子电极化以后所产生的,因为原子和分子都是可以极化的,因而产生瑞利散射,因为极化率又随着分子内部的运动(转动、振动等)而变化,所以产生拉曼散 射。

在量子理论中,把拉曼散射看作光量子与分子相碰撞时产生的非弹性碰撞过程。在弹性碰撞过程中,光量子与分子均没有能量交换,于是它的频率保持恒定,这叫瑞利散射,如图(1a );在非弹性碰撞过程中光量子与分子有能量交换,从而使它的频率改变,它取自或给予散射分子的能量只能是分子两定态之间的差值12E E E ?=-,当光量子把一部分能量交给分子时,频率较低的光为斯托克斯线,散射分子接受的能量转变成为分子的振动或转动能量,从而处于激发态1E ,如图(1b ),这时的光量子的频率为0ννν'=-?;光量子从较大的频率散射,称为反斯托克斯线,这时的光量子的频率为0ννν'=+?。 最简单的拉曼光谱如图2所示,中央的是瑞利散射线,频率为0ν,强度最强;低频一侧的是斯托克斯线,强度比瑞利线的强度弱很多;高频的 一侧是反斯托克斯线,强度比斯托克斯线的强度又要弱很多,因此并不容易观察到反斯托克斯线的出现,但反斯托克斯线的强度随着温度的升高而迅速增大。斯托克斯线和反斯托克斯线通常称为拉曼线,其频率常表示为0νν±?,ν?称为拉曼频移。为尽可能地考虑增强入射光的光强和最大限度地收集散射光,又要尽量地抑制和消除主要来自瑞利散射的背

初中物理演示实验教学的基本要求是什么

初中物理演示实验教学的基本要求及注意问题? 初中物理课堂中的实验基本有两大类:演示实验和学生探究实验。 1.演示实验是在教学过程中为学生创设问题情境,原则是:①实验要围绕明确的教学目标②实验要新而有趣③要富有启发性④实验要小而具体 2.演示实验的设计要密切结合课堂教学的各个环节,比如:①引入新课时我们设计演示实验的目的是引起学生对新课题的兴趣,建立初步的印象,所以在进行新课前选用简单的器材做一些有趣的实验,以达到激发学生学习欲望和参与意识的目的。②建立物理概念和规律时设计演示实验的目的是为学生提供感性材料,将那些抽象的问题直观形象地展现给学生。已明确的实验条件,通过观察分析形成概念和验证物理规律。做这类实验时教师适合边讲边演示。③巩固和深化物理概念的过程中设计演示实验,目的是在已有实验基础上,交换条件,加深对概念规律的理解,扩展学生的思维,做这类实验时教师适合新授课后进行。④探究物理规律时设计演示实验的目的是设计实验,取得实验数据,分析找出规律。做这类实验时教师适合一边演示一边引导和组织学生讨论。 3.初中物理演示实验的基本要求 ①实验操作与要说明的问题的侧重点相适应。 ②实验设计有利于学生理解。 ③实验现象有利于学生观察。 4.演示实验过程的设计:设计系列实验,使学生对问题的认识层

层深入。 5.初中物理演示实验讲解的基本要求,演示与讲解应是和谐统一的整体,它们之间有着相互适应,协调发展的关系,具有明快的节奏感,因此,演示应安排在讲解过程中的适当位置,恰到好处说明有力。不能只顾演示,要做到间以讨论讲解,有张有弛缓急得当,有意识的引导学生观察现象,启迪它们的思维活动。事实证明有节奏的演示与讲解,很容易使学生“现象看得清,推论归的明,规律找得出,易记又会用。 总之,合理设计教学各环节的演示实验,结合学生特点和教学规律,努力让演示实验在课堂上发挥它应有的作用。物理是一门以实验为基础的科学,实验能直观形象地为学生提供感性认识,是学生形成物理概念、理解物理规律的基础。在初中物理教学中加强实验教学不仅能使学生通过实验获得学习体验,认识和掌握物理科学方法和规律,同时还能培养学生良好的思维习惯,树立科学的世界观,养成实事求是的科学态度。掌握在教学中嵌入实验的规则和方法以及技巧是实现优化教学设计的基础,也是提高教师教学能力的关键。

新人教版初中物理必做实验报告单(最全面)

初中物理实验报告单 年级:八年级姓名:日期:地点:物理实验 室 实验名称:探究平面镜成像的特点 一、实验目的 观察平面镜成像的情况,找出成像的特点。 二、实验仪器和器材. 同样大小的蜡烛一对,平板玻璃一块,方座支架(或玻璃板支架),白纸一张,三角板一对,刻度尺一把。 三、实验原理:. 光的反射规律 四、实验步骤或内容:. (1)检查器材。 (2)在桌上铺上白纸,在白纸上竖直的放上平板玻璃,在纸上记录玻璃板的位置。 (3)把点燃的蜡烛放在玻璃板前。 (4)移动未点燃的蜡烛,在玻璃板后让它跟点燃的蜡烛的像重合。(5)观察两根蜡烛的位置、像与物的大小并记录。 (6)移动点燃的蜡烛,重复实验步骤(4)、(5)两次。 (6)找出平面镜成像的特点及像的位置跟物体和平面镜的位置的关系。(7)整理器材、摆放整齐。 五、实验记录与结论 1.记录数据

五、实验记录与结论 1.凸透镜的焦距= 10 。 2.记录数据: 物距u的大小成像情况 u =30 倒立的缩小的实像 1 u =15 倒立的放大的实像 2 3.实验结论: 物体(蜡烛)到凸透镜的距离大于2倍焦距时,成倒立、缩 小的实像。 物体(蜡烛)到凸透镜的距离小于2倍焦距大于1倍焦距时,成倒立、放大的实像。 初中物理实验报告单 年级:八年级姓名:日期:10、11 地点:物理实验 室 实验名称:用温度计测量水的温度 一、实验目的 练习使用温度计,用温度计测量水的温度。 二、实验仪器和器材. 温度计,分别装有热水,温水,冷水的3个烧杯。 三、实验原理:. 液体的热胀冷缩性质。 四、实验步骤或内容:. 1.检查器材。 2.估测热水的温度。 3.用温度计测量热水的温度,操作正确。 4.估测温水的温度。

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