1、实验一 光纤传像束光纤一般是指由透明介质构成，直径与长度之比小于1：1 000的细丝。光线从光纤的一端入射，沿着光纤传播，最后从另一端出射。单条光纤只能传光，不能成像(如图1所示)。如果将许多光纤固定在一起，构成光纤束，就可以将具有一定面积的像面通过每根光纤，逐点地将像由光纤束的一端传至另一端。根据光纤传输光线方式的不同，可以将其分成两大类，一类是由均匀透明介质构成，光线在光纤内部通过表面的全反射和直线传播进行传输称为全反射光纤或阶梯型光纤：另一类光纤由非均匀介质构成，中心折射率高，边缘折射率低，光线在光纤内部沿着曲线传播，称为梯度折射率光纤。这两类光纤传播光线的方式不同，应用的范围也不同。传
2、像光纤主要由全反射光纤构成。全反射光纤的性质最简单的全反射光纤是由均匀透明介质构成的圆柱形细丝，称为单质光纤，如图2所示。光纤传像束的原理用于传像束的光纤必须有很好的外包层。用传像束传像有许多特殊的优点，如长度和空间无严格限制，具有很大的数值孔径，没有像差。它的缺点是：光纤束中的少数光纤可能被折断，使输出像面上出现盲点：输入输出端的排列形状可能有变形，引起像的变形；只存在一对共轭面，而且景深很小；分辨率受光纤直径的限制。如果要使图像传送得更清晰，就要尽可能选用直径较小的光纤，因为光纤越细，在一定的传像束上就能容纳进更多的光束，这样就能传送更多的像元。显然，像元越多，图像就越清晰。实验二 昆特管
3、现 象实 验 中 课 观 察 到 在 昆 特 管 中 液 体 出 现 “喷 泉 ”现 象 ， 即 驻 波 的 波 腹 处 ， 空 气 振 动 剧烈 ， 形 成 环 形 飞 溅 的 煤 油 浪 花 ， 波 节 处 液 体 静 止 不 动 。实 验 原 理 驻 波 是 由 振 幅 、 频 率 、 振 动 方 向 均 相 同 而 传 播 方 向 相 反 的 两 列 波 迭 加 而 成 的 ； 由扬 声 器 发 出 的 入 射 声 波 在 管 内 的 另 一 端 发 生 反 射 ， 波 长 与 管 长 满 足 一 定 的 条 件 ， 反 射波 与 入 射 声 波 叠 加 就 形 成 驻 波 。 在 昆
4、 特 管 中 驻 波 的 波 腹 处 ， 空 气 振 动 剧 烈 ， 气 压 小 ，从 而 吸 起 该 处 的 煤 油 ， 使 得 波 腹 处 的 煤 油 飞 溅 ， 环 液 体 振 动 最 激 烈 ； 而 在 驻 波 的 波 节处 ， 驻 波 能 量 极 小 ， 且 两 侧 波 腹 处 的 空 气 向 此 聚 集 ， 气 压 大 ， 将 此 处 煤 油 下 压 ， 使 得 煤油 只 能 向 两 侧 （ 波 腹 位 置 ） 流 动 ， 液 体 基 本 静 止 不 动 。 最 终 两 者 达 到 动 态 平 衡 ， 形 成了 在 实 验 中 看 到 的 “喷 泉 ”现 象 。 相 邻 两 波 腹
5、 （ 或 两 波 节 ） 间 距 离 为 半 个 波 长 ， 反 射 端由 于 半 波 损 失 ， 波 腹 与 波 节 间 的 距 离 为 1/4 波 长 。 演示实验三 辉光球现 象 辉 光 球 又 称 为 电 离 子 魔 幻 球 。 它 的 外 观 为 直 径 约 15cm 的 高 强 度 玻 璃 球 壳 ，球 内 充 有 稀 薄 的 惰 性 气 体 （ 如 氩 气 等 ） ， 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 过 电 源 变 换 器 ， 将 12V 低 压 直 流 电 转 变 为高 压 高 频 电 压 加 在
6、 电 极 上 。 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 ， 产 生 神 秘 色 彩 。 由 于 电 极 上 电 压 很 高 ， 故 所 发 生 的光 是 一 些 辐 射 状 的 辉 光 ， 绚 丽 多 彩 ， 光 芒 四 射 ， 在 黑 暗 中 非 常 好 看 。 用 手 指轻 触 玻 璃 球 的 表 面 时 ， 球 内 产 生 彩 色 的 辉 光 。 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
7、 动 扭 曲 ， 随 手 指 移 动 起 舞 。 原 理玻 璃 球 内 充 有 某 种 气 体 ， 通 常 情 况 下 由 于 各 种 因 素 影 响 ， 气 体 中 总 会 存 在一 些 离 子 和 电 子 ， 球 内 点 击 接 高 频 高 压 电 源 时 ， 在 电 场 作 用 下 ， 离 子 运 动 加速 ， 碰 撞 空 气 分 子 产 生 新 电 离 ， 同 时 出 现 正 负 离 子 复 合 ， 而 产 生 辉 光 。 玻 璃球 内 所 充 的 气 体 不 同 ， 球 内 压 强 不 同 （ 即 不 同 的 真 空 度 ） ， 所 产 生 的 辉 光 颜色 不 同 。 这 其 实
8、是 气 体 分 子 的 激 发 、 碰 撞 、 电 离 、 复 合 的 物 理 过 程 ， 当 用 手（ 人 与 大 地 相 连 ） 触 及 球 时 ， 人 体 即 为 另 一 电 极 ， 气 体 在 极 间 电 场 中 电 离 、复 合 ， 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 。 ， 所 以 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 。 在 自 然 界 中 这 种 现 象 也 是 存 在 的 ， 北 极 光 就 是 一 种 辉 光 ， 它 是位 于 海 平 面 以 上 800-1000 公 里 的 高 空 的 气 体 ， 由 于 受 到 外 界 空 间 高 速 粒 子的 轰 击 ， 而 发 出 的 冷 辉 光 所 形 成 的 极 光 束 。
