1.超导磁悬浮

操作方法

1.首先将小车下面垫上一 8mm 左右的硬纸板放在磁性导轨上。要让再将液氮倒入小车容器中 , 大约过三分钟，撤下硬纸板。
2.小车悬浮在空中 , 给其一个驱动力 , 机车就会沿着磁性导轨运动。
3.打开驱动力的开关（可变向） , 让机车每圈的运动都受到一个驱动力的作用 , 这样可是机车持续的运动下去。

注意事项： 1.液氮的温度是零下近 200 摄氏度 ，操作者及观看者要注意不要触及液氮，操作时一定要带手套，使用镊子。
 2.超导块的冷却要均匀，全面，最好全部浸入液氮中，否则机车的运动将会不稳定。

原理提示 ：超导体的磁性与导体不同， 进入超导态后置于外磁场中时， 它内部产生磁化强度与外磁场完全抵消，磁力线完全被排斥在超导体外面，从而内部的磁感应强度为零，这就是 超导体的完全抗磁性，即迈斯纳效应。完全抗磁性会产生磁悬浮现象。实验中， 当超导块经冷却达到超导态后靠近磁性导轨时，磁力线进入超导体表面并形成很大的磁通密度梯度，感应出高临界电流，从而超导块对轨道产生排斥，排斥力克服超导体重力使其悬浮。磁性导轨用铷铁硼磁块铺设在钢板上制成，两边 N 型轨道起磁约束作用，保证超导块在轨道上运动。

2.光栅透视系统

操作方法

打开灯光电源，把观察镜对准灯源中心，透过观察镜观察不同光源的光谱。

注意事项

不要频繁的开关灯源，因灯管的寿命和开灯的次数有关。

原理提示

根据光栅方程 ，如果是复色光入射，则由于各成分色光的 不同。除中央零级条纹外，各成分色光的其它同级明条纹将在不同的衍射角出现。 同级的不同颜色的明条纹将按波长顺序排列成光栅光谱，这就是光栅的分光作用。如果入射复色光中只包含若干个波长成分，则光栅光谱由若干条不同颜色的细亮谱线组成。本实验中使用介质膜光栅，很好的观察了氦、汞及白光的光谱 。

3.光学幻影

原理提示

凹面镜成虚像的原理，观察者所看到的图像是在仪器的后部凹面镜中所成的虚像，因在凹面镜的前方焦点上有一个倒悬的可以转动的物体，观察者看到的图像就是这个物体的虚像。

操作方法

1. 打开电源即可。
 2. 观察时，观察者应站在正对着仪器有一定距离的位置。

4.偏振光干涉演示仪

操作方法

1.观察仪器内的图形，都是无色透明的元件。
 2.打开光源，这时立即观察到偏振光干涉条纹。
 3.旋转面板上的旋钮，观察视场中的色彩变化。
 4.把透明 U 型元件从窗口放进，观察不到异常，用力握 U 型元件，这时在元件上出现彩色条纹，呈现疏密分布。条纹密集的地方是应力比较大的地方，反之是应力较小处，此即光测弹性。

注意事项

取放玻璃片要小心轻放，注意安全

原理提示

在仪器内的透光材料是由里到外用不同层数的薄膜拼制而成的图案，薄膜内部的残余应力分布均匀。光弹材料制成的三角板和曲线板，内部存在着非均匀分布的残余应力。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互相垂直的两束光，这束光的传播方向是同向的，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。对于不同层数的薄膜拼制而成的图案，由于应力均匀，双折射产生的光程差由厚度决定，各波长的光干涉后的强度均随厚度而变，故而合成后呈现与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应力有关，各波长的光干涉后的强度随应力分布而变，则合成后呈现与应力分布对应的不规则彩色条纹。转动外层偏振片，即改变两偏振片的偏振化方向夹角，也会影响各波长的光干涉后的强度，使图案颜色发生变化。利用偏振光的干涉，可以考察透明元件是否受到应力以及应力的分布情况。这称为光测弹性。

5.普氏摆

操作方法

1.拉开摆球，使其在两排金属杆之间的一个平面内摆动；
 2.站在普氏摆正前方即垂至于摆动面的位置观察球摆动的轨迹；
 3.戴上光衰减镜再观察摆球的轨迹，会发现球按椭圆轨迹运动；
 4.将光衰减镜反转 180 度，再观察摆球运动轨迹的变化。

原理提示
 我们之所以能够看到立体的景物，是因为双眼可以各自独立看东西，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融合，产生出有空间感的立体视觉效果在大脑中。
 在这个实验中，所用的光衰减镜引起相位延迟，使分别进入两只眼睛的物光产生光程差，从而感觉出物体的立体感。

6.台式皂膜

操作方法

1.配制的溶成份是： 洗洁精和甘油。
 2.先把仪器上的照明灯打开，再将横梁各种造型浸入皂液，提起来观察不同的皂膜形状，在照明灯下观察薄膜干涉条纹。

原理提示

皂膜实验同时演示了液体表面张力、薄膜干涉现象及能量最底原理。 “ 表面张力 ” 即液体表面的分子由于受到液体内部分子的吸引力而使液体表面尽可能收缩的一种力。由于表面张力的作用，形成皂膜，而不同形状的模型拉出不同的形状的皂膜，则体现能量最底原理，即：在这种形状下，皂膜面积最小，能量最低。 在白光照射下，呈现出彩色的干涉条纹。当肥皂液慢慢向下流时，皂膜变得上薄下厚，形成劈尖干涉，可以看到彩色的条纹带逐渐由窄变宽。

7.雅格布天梯演示实验

【实验目的】：

通过演示来了解气体弧光放电的原理。

【实验仪器】：雅格布天梯演示仪

 

图9 雅格布天梯演示仪

【实验原理】：

无论是在稀薄气体、金属蒸汽或大气中，当回路中电流的功率较大时，能够提供足够大的电流，使气体击穿，伴随有强烈的光辉，这时所形成的自持放电的形式是弧光放电。

雅格布天梯是演示高压放电现象的一种装置。给存在一定距离的两电极之间加上高压，若两电极间的电场达到空气的击穿电场时，两电极间的空气将被击穿，并产生大规模的放电，形成气体的弧光放电。

雅格布天梯中的两电极构成为一梯形，下端间距小，因而场强大。其下端的空气最先被击穿，产生大量的正负离子，同时产生光和热，即电弧放电。由于电弧加热（空气的温度升高，空气就越易被电离, 击穿场强就下降），使其上部的空气也被击穿，形成不断放电。结果弧光区逐渐上移，犹如爬梯子一般的壮观。当升至一定的高度时，由于两电极间距过大，使极间场强太小不足以击穿空气，电极提供的能量不足以补充声、光、热等能量损耗时弧光因而熄灭。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，形成实验中的现象。

【实验步骤】：

打开电源开关，可看到高压弧光放电沿着“天梯”向上“爬”，同时听到放电声，直到上移的弧光消失，天梯底部将再次产生弧光放电。

【注意事项】：

1．千万做好安全防护，将仪器封闭，不能让人触及仪器，尤其是在工作时；

2． 仪器工作时间不能过长，一般不超过3分钟，将自动断电进入保护状态, 稍等一段时间，仪器恢复后方可继续演示。

8.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。

9.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。

10.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。

11.光学幻像演示实验

【实验目的】：

了解凹面镜成像原理，演示人眼的视觉特点

         

【实验仪器】：光学幻像演示仪

【实验原理】：

你看到的这只玫瑰，其实是一朵玫瑰模型的影像，模型实物隐藏在展品的壳体里面，它是通过一个大凹面反光镜成像在窗口外的缘故。我们知道，一个物体放置在凹面反光镜的二倍焦距附近，它的影像也在凹面反光镜的二倍焦距附近，这是凹面反光镜独有的光学特性。凹面反光镜不但在焦距之外能成明亮看得见的物体影像，而且在焦距处有很好的聚集作用。因此它广泛地应用在探照灯照明、太阳能利用及遥感天线和光学仪器中。

【实验步骤】：

接通电源，观众站到距展品１米左右处，可看到一只清晰的玫瑰，当你用手去摸时，却没摸到玫瑰。

第二篇：大学物理演示实验

光学分形 【实验目的】：感知光学分形。 【实验仪器】：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。 磁光调制演示仪 实验目的：1.演示对于给定样品介质光振动面的旋转角与样品介质的长度及磁感应强度成正比的规律；2.演示磁致旋光与自然光的区别。实验原理：19xx年，法拉第（Faraday）在探索电磁现象和光学现象之间的联系时，发现了一种现象，当一束平面偏振光穿过介质时，如果在介质中，沿光的传播方向上加一个磁场，就会观察到光经过样品后偏振面转过一个角度，亦即磁场使介质具有了旋光性，这种现象后来称为法拉第效应。法拉第效应有许多应用，它可以作为物质研究的手段，可以用来测量载流子的有效质量和提供能带结构的知识，还可以用来测量电路中的电流和磁场，特别是在激光技术中，利用法拉第效应的特性可以制成光隔离器、光环形器和调制器等。 法拉第效应与自然旋光不同，在法拉第效应中对于给定的物质，光矢量的旋转方向只由磁场的方向决定，而与光的传播方向无关，即当光线经样品物质往返一周时，旋光角将倍增。本实验装置可方便地演示以上现象。磁光效应综合实验仪，是一台综合研究磁光效应的实验仪器，通过该实验仪可以学习法拉第效应的原理，并通过偏振光正交消光法测量样品的费尔德常数，还可以通过磁光调制的方法确定消光位置，从而提高测量精度，这种由浅入深的测量方法使学生理解测量的科学方法。并通过调制的方法可以精确测量不同磁光样品的光学特性和特征参量，另外该仪器可以显示磁光调制波形，观测磁光调制现象，研究调制幅度和调制深度的原理。声聚焦演示装置实验目的：通过该装置使学生体验抛物反射面对声波的反射与聚焦的作用。实验原理：图19-1所示为抛物反射面的截面图，F为其焦点，MN为抛物面的准线。A1P1和A2P2任意传来的两条声波，它们的延长线和准线相交于Q1和Q2点，根据抛物面的性质： P1F=P1Q1， P2F=P2Q2

，A1P1+P1F=A2p2+P2F ，[A1p1F]=[A2P2F]图19-1 　　　　 　　图19-2上式表明平行于轴的各声线到达焦点F的声程相等。反之平行于轴的声波必交于焦点F。图19-2所示为声波传播的路线。当一声源放在左边的焦点处，声波将被抛物反射面以平行于其轴线方向向右反射出去，此平行声波射到右面反射面时，被反射的声波聚交于右边的焦点处。实验操作：两个学生参与演示，一学生站在焦点处，面对反射面说悄悄话。站在焦点处面对该反射面的学生将能清晰地听到对方的说话声，体验到抛物面对声音的反射和聚焦作用。神奇的辉光球实验目的：1、探究低气压气体在高频强电场中产生辉光的放电现象和原理。2、探究气体分子激发，碰撞，复合的物理过程。实验原理：辉光球发光是低压气体（或叫稀疏气体）在高频强电场中的放电现象。玻璃球中央有一个黑色球状电极。球的底部有一块震荡电路板，通电后，震荡电路产生高频电压电场，由于球内稀薄气体受到高频电场的电离作用而光芒四射。辉光球工作时，在球中央的电极周围形成一个类似于点电荷的场。当用手（人与大地相连）触及球时，球周围的电场、电势分布不再均匀对称，故辉光在手指的周围处变得更为明亮。实验操作：1.打开电源开关，辉光球发光；2.用指尖触及辉光球，可见辉光在手指的周围处变得更为明亮，产生的弧线顺着手的触摸移动而游动扭曲，随手指移动起舞。讨论与思考：1.日光灯的灯管用圆柱形玻璃管制成，实际上是一种低气压放电管，内壁涂有荧光物质。辉光球可否点亮日光灯？2、辉光球内的气体压强与外界一样吗？3、如果换种气体充入辉光球内会有怎样的变化？注意事项：不可敲击辉光球体，以免打破玻璃。回转仪实验目的：1．演示回转仪保持其转轴方向不变的特性。2．演示进动现象。实验原理：所谓回转仪，就是绕几何对称轴高速旋转的边缘厚重的物体，它表现出一些奇妙而有趣的特征。常平架回转仪有保持自转轴方向恒定的特性，被用于飞机航空地平仪，船舶的稳定器和回转罗盘等，在实际中得到了广泛的应用。均质的回转仪绕其几何对称轴OO′高速转动，回转仪的转动轴可以相对支架的方位充分自由的选择，而回转仪仅受轴承与空气阻力矩的作用。由于轴承光滑，在不太长的时间内，阻力的冲量矩和回转仪的角动量相比是很小的，可近似认为角动量守恒，矢量方向不变表现为转轴方向不变，大小不变表现为回转仪的恒定角速率转动。实验操作：1. 将电机电源接通

，脚踩脚踏开关，启动电机。 2. 将回转仪四个外环调整到同一平面内，把回转仪的转子放在电机的旋转轮上，转子在电机的带动下高速旋转起来，放开脚踏开关。手持转子，任意改变外环的方向，可以看到转子的方向始终保持不变（即陀螺定向）。 3. 将高速旋转的陀螺放在插座上，可以观察进动和回转现象； 4. 将高速旋转的陀螺放在轨道上，观察陀螺下滑及进动。5. 将转盘放在底座上，把高速旋转的陀螺有横杆的一端放在转盘上，可以看到陀螺仪和转盘同时转动起来。（系统的角动量守恒）。 讨论与思考：回转仪在航空、航天及航海等领域都有哪些应用？注意事项：由于平衡体较重，操作时一定要旋紧螺钉，防止转动时脱出伤人。反射光栅立体画实验目的：观察反射光栅成像。实验原理：立体照片的本质是柱镜的分光和人脑的合成。人眼观看物体之所以有立体感，是因为人有两只眼分别从不同的角度看到物体的一个侧面，这两个像经人脑合成就成为物体的立体像。这儿像面是两个照相机照得的像的重叠，为使两像分别映入人的左右眼，像面上覆以一层由柱镜条状透明带组成的膜，两像经膜上柱镜分光向左右偏射，使看照片的人左眼看到左像，右眼看到右像，经人脑合成为立体印像。光栅——制作立体图像时所用的一种光学材料。通俗地讲，若干个形状大小一样、光学性能一致的透镜在一平面上按垂直方向顺序排列，就形成光栅条，若干条光栅条按水平方向依次排列，就形成光栅板，通常称为光栅。立体图像就是利用光栅材料的特性，将不同视角的同一拍摄对象的若干幅图像或同一视角的若干幅不同的图像的画面细节按一定顺序错位排列显示在一幅图像画面上，通过光栅的隔离和透射或反射，将不同角度的图像细节印射在人们的双眼，形成立体或变换的效果。从光学表现特征来讲，分为2类：1、狭缝光栅——通过透射光将图像的立体效果显示在人们的眼前。2、柱镜光栅——通过反射光将图像的立体效果显示在人们的眼前。本画利用柱镜光栅形成，所以为反射光栅立体画。实验仪器：实验操作：　　站在画前仔细观察，可以看到不同层次，立体的风景图。讨论与思考：　　反射立体光栅在生活中的应用有哪些？