§7.6 光学实验教具制作

一、光导纤维

【实验原理】

光导纤维对光的传导作用，是全反射现象一个非常重要的应用。由折射定律知道，当光线从光密媒质进入光疏媒质时，折射角会大

于入射角。但当折射角大于 90°时，折射光线会完全消失，只剩下反射回光密媒质的光线。我们可以用光密媒质做成导光管，使光线在光密媒质中多次发生全反射，沿导光管向前传播。

【制作方法】

方法一

材料：废易拉罐一个、青霉素药瓶一只、“2.2V，0.25A”灯泡一只、导线若干。

将青霉素药瓶的铝壳去掉。取下橡皮盖，用针钻两个小孔，然后把有绝缘皮的导线插两根穿过小孔后焊接上小灯泡。焊接的小灯泡放入透明瓶内，橡皮盖依然盖好(要切保浸入水中后不漏水)。

在易拉罐下端开一直径约 3mm 的小口，水柱导光实验装置就完成了。

实验步骤如下：

这个实验是物理学史中发现全反射现象的模拟实验。方法二

材料：空麦乳精铁罐一个、20cm 长的实心玻璃棒一根、“220V，15W” 灯泡一只、灯头一只、导线、插头、黑色绝缘胶布若干。

先将玻璃棒放在酒精灯上加热，加热 1 分钟后将其弯曲成“S”状。在麦乳精铁罐下端开一小孔，小孔直径略大于玻璃的直径。将玻璃棒外边用黑胶布缠绕(使其在导光时不透光)，再把玻璃棒插入麦乳精铁罐的小孔中，插入罐内玻璃棒不要用黑胶布缠绕，以便于接受光照。灯头用导线与插头连接，上好灯泡。

实验时，把插头插入 220V 电源插座上，灯头放入麦乳精罐内，盖好罐盖。此时通过玻璃棒观察，可以看见明亮的光斑，这正是光线经过“S” 形玻璃棒传导出来的。

如果把灯泡换成有颜色的灯泡，看见的光斑也有相同颜色。二、光的折射

【实验原理】

当光从一种媒质进入到另一种媒质时会改变方向，这种现象就是光的折射。

装置如图 3－15 所示，用一个透明玻璃瓶装上半瓶水，再在瓶上贴一张黑纸。黑纸从上到下开一条直径，当光线透过狭缝射入瓶中时，站在纸的背面看瓶子，会看见水上的光线与水下的光线相互错开，再不是

一条直线了。

这是因为光线通过瓶中的空气是直线传播，光线通过水中传播时，已发生了折射，所以一条直狭缝透过的光，会产生这样两条错开的光线。

【制作方法】

材料：透明酒瓶一个、黑纸一张、糊精等。制作方法参看§3.2(参考资料)。

【实验原理】

1895 年，德国物理学家伦琴，发现了比紫外线波长还短的 X 射线，它的穿透本领很大，能使包在黑纸里的照相纸感光。后来把这种射线叫做伦琴射线，以纪念这位科学家。

如图 7－40 所示，灯泡外用金属箔片作为对阴极，灯丝作为阴极。当两极接上高压时，灯丝发出的电子在电场力作用下以很大速度射到对阴极上，从那里激发出相当强的伦琴射线。激发出的伦琴射线在传播时，穿透黑色包装纸，使胶片感光。

【制作方法】

材料：“220V，15W”灯泡一只、灯头座一只、 12×15cm² 木板

两块、香烟铝箔纸一小张、黑纸、感光胶片、“F”形铁皮一块、导线等。

在木板上安装灯座，灯座上两个接头接在一起，然后引出准备接感应圈的高压。剪一块 15mm×15mm 的铝箔、箔面向着灯丝，压住一根导线在灯泡的外壁上，用胶布粘贴牢固。

用黑纸做成一个纸袋，里面要能放一张相纸，并且不透光。纸袋外粘一块“F”形铁皮，作为待摄的物体，再把纸袋粘贴在竖直木板的上方。

【实验方法】

在暗室里把相纸装入黑纸袋内，封好，再拿出暗室。
调节高压感应圈放电火花间隙，一般调至 8cm 为宜。
把灯泡引出的两根导线(一根在灯泡外壁上)接到感应圈两根放电杆上，再接通电源，使感应圈工作。感应圈工作电压逐渐调高，观察灯泡内是否出现淡紫色的荧光。若有荧光，则说明两极与高压感应圈接线正确，若无荧光，则说明极性接反，应该把感应圈反向开关拨到另一位置，改变电源极性再做。
当发现灯泡内有淡紫色荧光时，表明对阴极已发射出 X

射线。经短时间照射后，停止感应圈工作，取下黑纸袋，在暗室里把相纸取出来用 D－11 显影液，再用 F－5 定影液定影，水洗后干燥，就可以得到一张待摄物的“X 光片”。