巧用廢舊材料制作偏振光綜合演示儀

姜先策　王永瑛

摘 要：該文簡(jiǎn)要介紹了如何巧妙利用廢舊材料制作可演示多種光的偏振現(xiàn)象及規(guī)律的綜合演示儀器。

關(guān)鍵詞：偏振光 演示 制作

中圖分類號(hào)：O436；O4-33 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）02（c）-0086-01

很多學(xué)生對(duì)于偏振光比較陌生，缺少感性認(rèn)識(shí)，許多教師在手頭沒有演示儀器的情況下，往往借助于動(dòng)畫演示輔助教學(xué)，但教學(xué)效果并不理想。其實(shí)，利用我們身邊經(jīng)常見到一些廢舊材料，很容易制作出可以演示多種偏振光現(xiàn)象及規(guī)律的演示儀器。

1 偏振光演示儀各組成部分的制作

1.1 起偏器和檢偏器的制作

材料準(zhǔn)備：3D電影偏振眼鏡一副（鏡片為偏振薄膜），礦泉水瓶2個(gè)。

制作方法及步驟：（1）將兩個(gè)礦泉水瓶的瓶蓋用小刀從中心挖一直徑約為25 mm的圓孔。（2）根據(jù)瓶蓋的內(nèi)徑大小，用剪刀將3D電影偏振眼鏡上的偏振薄膜剪成圓形，大小要能正好放入瓶蓋內(nèi)部；（3）用萬能膠將兩個(gè)圓形偏振薄膜分別粘在兩個(gè)瓶蓋內(nèi)部；（4）用剪刀將一個(gè)礦泉水瓶的瓶口部分剪下，將加工好的瓶蓋擰到瓶口的兩端，制作完成。

1.2 起偏器、檢偏器和光源的支座的制作

材料準(zhǔn)備：廢光盤三張，軟盤塑料盒一個(gè)（可以裝多張軟盤的，也可用其他方形塑料盒或硬紙板盒代替）。

制作方法及步驟：（1）起偏器和檢偏器支座的制作：用小鋼鋸對(duì)軟盤塑料盒進(jìn)行切割加工，制作出如圖1所示支架，支座凹槽部分的寬度要與礦泉水瓶瓶口外徑相同，加工好后將其用萬能膠粘在一張光盤表面，注意要使凹槽的中垂線穿過光盤軸心如圖2（a）所示。（2）光源支座的制作：用小鋼鋸對(duì)軟盤塑料盒剩下部分加工，切割出兩塊形狀如圖1所示的支座，圖中圓孔將用來放置微型手電。另取一張光盤，用美工刀將一張廢光盤存有數(shù)據(jù)的部分切掉大部分，只保留對(duì)應(yīng)圓心角為60°左右的扇形部分，如圖2（c）所示。將兩塊支座粘在加工好的光盤上，粘時(shí)要注意使兩支座圓孔對(duì)準(zhǔn)并同軸，圓孔軸線要通過光盤軸心。（3）隔斷層的制作：用美工刀將最后一張廢光盤的存有數(shù)據(jù)部分切掉一半，加工成如圖2（b）所示形狀。將切下來的部分剪下一扇形小片（尺寸與光盤盒底座邊緣開口部分相同），用萬能膠粘在半圓形盤面的邊緣部分，如圖2（b）所示，該光盤將作為隔斷層使用。其作用是當(dāng)起偏器和檢偏器所在光盤層、微型手電所在光盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)相互不發(fā)生影響。

1.3 進(jìn)行光的反射、透射的玻璃片和玻璃堆的制作

1.4 演示儀底座的制作

材料準(zhǔn)備：光盤盒底座一個(gè)。

制作方法及步驟：用小鋼鋸對(duì)光盤盒中心圓柱進(jìn)行切割，使光盤底座上剩余部分高度為20 mm。

2 偏振光綜合演示儀的組裝

（1）先將裝有起偏器和檢偏器的礦泉水瓶瓶口部分放入起偏器和檢偏器支座凹槽卡?。ㄗ⒁庖褂新菁y的一端處于內(nèi)側(cè)，外側(cè)無螺紋一端上的檢偏器演示時(shí)需要旋轉(zhuǎn)），然后將起偏器和檢偏器支座所在光盤放到光盤盒底座中；（2）將隔斷層光盤放入光盤盒底座中，使邊緣部分扇形小薄片對(duì)準(zhǔn)光盤底座邊緣開口，用鐵絲或小螺釘將其固定；（3）先將光源支座所在光盤放入光盤盒底座，后將微型手電裝入支座；（4）將玻璃片或玻璃堆插入光盤盒底座中央空心圓管中。

3 偏振光綜合演示儀的演示內(nèi)容

3.1 馬呂斯定律的演示

將光盤盒底座中央的玻璃片拿掉，轉(zhuǎn)動(dòng)偏振片部件和光源部件使它們?cè)谝粭l直線上，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)取下起偏器，使微型led手電發(fā)出光束，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)檢偏器，可看到從檢偏器射出光的光斑的的光強(qiáng)不發(fā)生變化。將起偏器順時(shí)針旋轉(zhuǎn)裝好，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)檢偏器，旋轉(zhuǎn)一周，可看到光斑的的光強(qiáng)出現(xiàn)兩明兩暗的變化。

3.2 反射光的偏振和折射光的偏振

（1）反射光的偏振：將玻璃片放置在光盤盒底座中央空心圓柱中，轉(zhuǎn)動(dòng)微型手電所在光盤和檢偏器N所在光盤，使光束射到玻璃片上反射后穿過檢偏器N，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)檢偏器N，出射光強(qiáng)會(huì)發(fā)生強(qiáng)弱的變化，表明反射光是部分偏振光。

（2）折射光的偏振：將玻璃片換為玻璃堆，保持微型微型led手電位置不動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)檢偏器N所在光盤，使折射光穿過檢偏器N，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)檢偏器，出射光強(qiáng)同樣會(huì)發(fā)生強(qiáng)弱的變化，表明折射光也是部分偏振光。

（3）布儒斯特定律的演示：采用和觀察反射光的偏振時(shí)一樣的布局，轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)檢偏器N，使出射光強(qiáng)最弱，然后轉(zhuǎn)動(dòng)微型激光器所在光盤和檢偏器N所在光盤，觀察出射光強(qiáng)隨光束入射角大小的變化。會(huì)發(fā)現(xiàn)入射角達(dá)到某一固定值時(shí)，出射光強(qiáng)變?yōu)?，當(dāng)入射角偏離這一固定值時(shí)，無論入射角變大還是變小，隨著偏移量的增加，光強(qiáng)變強(qiáng)。

經(jīng)課堂教學(xué)實(shí)踐檢驗(yàn)，偏振光綜合演示儀實(shí)物投影儀下演示效果良好，許多學(xué)生都躍躍欲試想自己動(dòng)手也制作一個(gè)。各位物理教學(xué)同仁不妨制作嘗試。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉坤.基于光學(xué)超晶格電光效應(yīng)的多功能光學(xué)信息調(diào)控[D].上海交通大學(xué)，2011.

[2] 宋歌.BOPET制備過程中結(jié)晶和取向結(jié)構(gòu)的表征[D].東華大學(xué)，2010.

[3] 李永強(qiáng).ZnO光學(xué)薄膜隨機(jī)表面的形貌分析與光散射特性研究[D].南京理工大學(xué)，2010.endprint

摘 要：該文簡(jiǎn)要介紹了如何巧妙利用廢舊材料制作可演示多種光的偏振現(xiàn)象及規(guī)律的綜合演示儀器。

關(guān)鍵詞：偏振光 演示 制作

中圖分類號(hào)：O436；O4-33 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）02（c）-0086-01

很多學(xué)生對(duì)于偏振光比較陌生，缺少感性認(rèn)識(shí)，許多教師在手頭沒有演示儀器的情況下，往往借助于動(dòng)畫演示輔助教學(xué)，但教學(xué)效果并不理想。其實(shí)，利用我們身邊經(jīng)常見到一些廢舊材料，很容易制作出可以演示多種偏振光現(xiàn)象及規(guī)律的演示儀器。

1 偏振光演示儀各組成部分的制作

1.1 起偏器和檢偏器的制作

材料準(zhǔn)備：3D電影偏振眼鏡一副（鏡片為偏振薄膜），礦泉水瓶2個(gè)。

制作方法及步驟：（1）將兩個(gè)礦泉水瓶的瓶蓋用小刀從中心挖一直徑約為25 mm的圓孔。（2）根據(jù)瓶蓋的內(nèi)徑大小，用剪刀將3D電影偏振眼鏡上的偏振薄膜剪成圓形，大小要能正好放入瓶蓋內(nèi)部；（3）用萬能膠將兩個(gè)圓形偏振薄膜分別粘在兩個(gè)瓶蓋內(nèi)部；（4）用剪刀將一個(gè)礦泉水瓶的瓶口部分剪下，將加工好的瓶蓋擰到瓶口的兩端，制作完成。

1.2 起偏器、檢偏器和光源的支座的制作

材料準(zhǔn)備：廢光盤三張，軟盤塑料盒一個(gè)（可以裝多張軟盤的，也可用其他方形塑料盒或硬紙板盒代替）。

制作方法及步驟：（1）起偏器和檢偏器支座的制作：用小鋼鋸對(duì)軟盤塑料盒進(jìn)行切割加工，制作出如圖1所示支架，支座凹槽部分的寬度要與礦泉水瓶瓶口外徑相同，加工好后將其用萬能膠粘在一張光盤表面，注意要使凹槽的中垂線穿過光盤軸心如圖2（a）所示。（2）光源支座的制作：用小鋼鋸對(duì)軟盤塑料盒剩下部分加工，切割出兩塊形狀如圖1所示的支座，圖中圓孔將用來放置微型手電。另取一張光盤，用美工刀將一張廢光盤存有數(shù)據(jù)的部分切掉大部分，只保留對(duì)應(yīng)圓心角為60°左右的扇形部分，如圖2（c）所示。將兩塊支座粘在加工好的光盤上，粘時(shí)要注意使兩支座圓孔對(duì)準(zhǔn)并同軸，圓孔軸線要通過光盤軸心。（3）隔斷層的制作：用美工刀將最后一張廢光盤的存有數(shù)據(jù)部分切掉一半，加工成如圖2（b）所示形狀。將切下來的部分剪下一扇形小片（尺寸與光盤盒底座邊緣開口部分相同），用萬能膠粘在半圓形盤面的邊緣部分，如圖2（b）所示，該光盤將作為隔斷層使用。其作用是當(dāng)起偏器和檢偏器所在光盤層、微型手電所在光盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)相互不發(fā)生影響。

1.3 進(jìn)行光的反射、透射的玻璃片和玻璃堆的制作

1.4 演示儀底座的制作

材料準(zhǔn)備：光盤盒底座一個(gè)。

制作方法及步驟：用小鋼鋸對(duì)光盤盒中心圓柱進(jìn)行切割，使光盤底座上剩余部分高度為20 mm。

2 偏振光綜合演示儀的組裝

（1）先將裝有起偏器和檢偏器的礦泉水瓶瓶口部分放入起偏器和檢偏器支座凹槽卡?。ㄗ⒁庖褂新菁y的一端處于內(nèi)側(cè)，外側(cè)無螺紋一端上的檢偏器演示時(shí)需要旋轉(zhuǎn)），然后將起偏器和檢偏器支座所在光盤放到光盤盒底座中；（2）將隔斷層光盤放入光盤盒底座中，使邊緣部分扇形小薄片對(duì)準(zhǔn)光盤底座邊緣開口，用鐵絲或小螺釘將其固定；（3）先將光源支座所在光盤放入光盤盒底座，后將微型手電裝入支座；（4）將玻璃片或玻璃堆插入光盤盒底座中央空心圓管中。

3 偏振光綜合演示儀的演示內(nèi)容

3.1 馬呂斯定律的演示

將光盤盒底座中央的玻璃片拿掉，轉(zhuǎn)動(dòng)偏振片部件和光源部件使它們?cè)谝粭l直線上，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)取下起偏器，使微型led手電發(fā)出光束，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)檢偏器，可看到從檢偏器射出光的光斑的的光強(qiáng)不發(fā)生變化。將起偏器順時(shí)針旋轉(zhuǎn)裝好，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)檢偏器，旋轉(zhuǎn)一周，可看到光斑的的光強(qiáng)出現(xiàn)兩明兩暗的變化。

3.2 反射光的偏振和折射光的偏振

（1）反射光的偏振：將玻璃片放置在光盤盒底座中央空心圓柱中，轉(zhuǎn)動(dòng)微型手電所在光盤和檢偏器N所在光盤，使光束射到玻璃片上反射后穿過檢偏器N，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)檢偏器N，出射光強(qiáng)會(huì)發(fā)生強(qiáng)弱的變化，表明反射光是部分偏振光。

（2）折射光的偏振：將玻璃片換為玻璃堆，保持微型微型led手電位置不動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)檢偏器N所在光盤，使折射光穿過檢偏器N，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)檢偏器，出射光強(qiáng)同樣會(huì)發(fā)生強(qiáng)弱的變化，表明折射光也是部分偏振光。

（3）布儒斯特定律的演示：采用和觀察反射光的偏振時(shí)一樣的布局，轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)檢偏器N，使出射光強(qiáng)最弱，然后轉(zhuǎn)動(dòng)微型激光器所在光盤和檢偏器N所在光盤，觀察出射光強(qiáng)隨光束入射角大小的變化。會(huì)發(fā)現(xiàn)入射角達(dá)到某一固定值時(shí)，出射光強(qiáng)變?yōu)?，當(dāng)入射角偏離這一固定值時(shí)，無論入射角變大還是變小，隨著偏移量的增加，光強(qiáng)變強(qiáng)。

經(jīng)課堂教學(xué)實(shí)踐檢驗(yàn)，偏振光綜合演示儀實(shí)物投影儀下演示效果良好，許多學(xué)生都躍躍欲試想自己動(dòng)手也制作一個(gè)。各位物理教學(xué)同仁不妨制作嘗試。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉坤.基于光學(xué)超晶格電光效應(yīng)的多功能光學(xué)信息調(diào)控[D].上海交通大學(xué)，2011.

[2] 宋歌.BOPET制備過程中結(jié)晶和取向結(jié)構(gòu)的表征[D].東華大學(xué)，2010.

[3] 李永強(qiáng).ZnO光學(xué)薄膜隨機(jī)表面的形貌分析與光散射特性研究[D].南京理工大學(xué)，2010.endprint

摘 要：該文簡(jiǎn)要介紹了如何巧妙利用廢舊材料制作可演示多種光的偏振現(xiàn)象及規(guī)律的綜合演示儀器。

關(guān)鍵詞：偏振光 演示 制作

中圖分類號(hào)：O436；O4-33 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）02（c）-0086-01

很多學(xué)生對(duì)于偏振光比較陌生，缺少感性認(rèn)識(shí)，許多教師在手頭沒有演示儀器的情況下，往往借助于動(dòng)畫演示輔助教學(xué)，但教學(xué)效果并不理想。其實(shí)，利用我們身邊經(jīng)常見到一些廢舊材料，很容易制作出可以演示多種偏振光現(xiàn)象及規(guī)律的演示儀器。

1 偏振光演示儀各組成部分的制作

1.1 起偏器和檢偏器的制作

材料準(zhǔn)備：3D電影偏振眼鏡一副（鏡片為偏振薄膜），礦泉水瓶2個(gè)。

制作方法及步驟：（1）將兩個(gè)礦泉水瓶的瓶蓋用小刀從中心挖一直徑約為25 mm的圓孔。（2）根據(jù)瓶蓋的內(nèi)徑大小，用剪刀將3D電影偏振眼鏡上的偏振薄膜剪成圓形，大小要能正好放入瓶蓋內(nèi)部；（3）用萬能膠將兩個(gè)圓形偏振薄膜分別粘在兩個(gè)瓶蓋內(nèi)部；（4）用剪刀將一個(gè)礦泉水瓶的瓶口部分剪下，將加工好的瓶蓋擰到瓶口的兩端，制作完成。

1.2 起偏器、檢偏器和光源的支座的制作

材料準(zhǔn)備：廢光盤三張，軟盤塑料盒一個(gè)（可以裝多張軟盤的，也可用其他方形塑料盒或硬紙板盒代替）。

制作方法及步驟：（1）起偏器和檢偏器支座的制作：用小鋼鋸對(duì)軟盤塑料盒進(jìn)行切割加工，制作出如圖1所示支架，支座凹槽部分的寬度要與礦泉水瓶瓶口外徑相同，加工好后將其用萬能膠粘在一張光盤表面，注意要使凹槽的中垂線穿過光盤軸心如圖2（a）所示。（2）光源支座的制作：用小鋼鋸對(duì)軟盤塑料盒剩下部分加工，切割出兩塊形狀如圖1所示的支座，圖中圓孔將用來放置微型手電。另取一張光盤，用美工刀將一張廢光盤存有數(shù)據(jù)的部分切掉大部分，只保留對(duì)應(yīng)圓心角為60°左右的扇形部分，如圖2（c）所示。將兩塊支座粘在加工好的光盤上，粘時(shí)要注意使兩支座圓孔對(duì)準(zhǔn)并同軸，圓孔軸線要通過光盤軸心。（3）隔斷層的制作：用美工刀將最后一張廢光盤的存有數(shù)據(jù)部分切掉一半，加工成如圖2（b）所示形狀。將切下來的部分剪下一扇形小片（尺寸與光盤盒底座邊緣開口部分相同），用萬能膠粘在半圓形盤面的邊緣部分，如圖2（b）所示，該光盤將作為隔斷層使用。其作用是當(dāng)起偏器和檢偏器所在光盤層、微型手電所在光盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)相互不發(fā)生影響。

1.3 進(jìn)行光的反射、透射的玻璃片和玻璃堆的制作

1.4 演示儀底座的制作

材料準(zhǔn)備：光盤盒底座一個(gè)。

制作方法及步驟：用小鋼鋸對(duì)光盤盒中心圓柱進(jìn)行切割，使光盤底座上剩余部分高度為20 mm。

2 偏振光綜合演示儀的組裝

（1）先將裝有起偏器和檢偏器的礦泉水瓶瓶口部分放入起偏器和檢偏器支座凹槽卡?。ㄗ⒁庖褂新菁y的一端處于內(nèi)側(cè)，外側(cè)無螺紋一端上的檢偏器演示時(shí)需要旋轉(zhuǎn)），然后將起偏器和檢偏器支座所在光盤放到光盤盒底座中；（2）將隔斷層光盤放入光盤盒底座中，使邊緣部分扇形小薄片對(duì)準(zhǔn)光盤底座邊緣開口，用鐵絲或小螺釘將其固定；（3）先將光源支座所在光盤放入光盤盒底座，后將微型手電裝入支座；（4）將玻璃片或玻璃堆插入光盤盒底座中央空心圓管中。

3 偏振光綜合演示儀的演示內(nèi)容

3.1 馬呂斯定律的演示

將光盤盒底座中央的玻璃片拿掉，轉(zhuǎn)動(dòng)偏振片部件和光源部件使它們?cè)谝粭l直線上，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)取下起偏器，使微型led手電發(fā)出光束，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)檢偏器，可看到從檢偏器射出光的光斑的的光強(qiáng)不發(fā)生變化。將起偏器順時(shí)針旋轉(zhuǎn)裝好，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)檢偏器，旋轉(zhuǎn)一周，可看到光斑的的光強(qiáng)出現(xiàn)兩明兩暗的變化。

3.2 反射光的偏振和折射光的偏振

（1）反射光的偏振：將玻璃片放置在光盤盒底座中央空心圓柱中，轉(zhuǎn)動(dòng)微型手電所在光盤和檢偏器N所在光盤，使光束射到玻璃片上反射后穿過檢偏器N，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)檢偏器N，出射光強(qiáng)會(huì)發(fā)生強(qiáng)弱的變化，表明反射光是部分偏振光。

（2）折射光的偏振：將玻璃片換為玻璃堆，保持微型微型led手電位置不動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)檢偏器N所在光盤，使折射光穿過檢偏器N，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)檢偏器，出射光強(qiáng)同樣會(huì)發(fā)生強(qiáng)弱的變化，表明折射光也是部分偏振光。

（3）布儒斯特定律的演示：采用和觀察反射光的偏振時(shí)一樣的布局，轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)檢偏器N，使出射光強(qiáng)最弱，然后轉(zhuǎn)動(dòng)微型激光器所在光盤和檢偏器N所在光盤，觀察出射光強(qiáng)隨光束入射角大小的變化。會(huì)發(fā)現(xiàn)入射角達(dá)到某一固定值時(shí)，出射光強(qiáng)變?yōu)?，當(dāng)入射角偏離這一固定值時(shí)，無論入射角變大還是變小，隨著偏移量的增加，光強(qiáng)變強(qiáng)。

經(jīng)課堂教學(xué)實(shí)踐檢驗(yàn)，偏振光綜合演示儀實(shí)物投影儀下演示效果良好，許多學(xué)生都躍躍欲試想自己動(dòng)手也制作一個(gè)。各位物理教學(xué)同仁不妨制作嘗試。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉坤.基于光學(xué)超晶格電光效應(yīng)的多功能光學(xué)信息調(diào)控[D].上海交通大學(xué)，2011.

[2] 宋歌.BOPET制備過程中結(jié)晶和取向結(jié)構(gòu)的表征[D].東華大學(xué)，2010.

[3] 李永強(qiáng).ZnO光學(xué)薄膜隨機(jī)表面的形貌分析與光散射特性研究[D].南京理工大學(xué)，2010.endprint