矢量光束的實驗裝置

⑴ 如圖是小明研究光的反射定律的實驗裝置，（1）小明

（1）此題主要探究光的反射規律，先讓一束光貼著紙板沿某一個角度內射到O點，量出入射角和反容射角的度數，然後改變光束的入射方向，即改變光線AO與ON的夾角，使入射角增大或減小，再量出入射角和反射角的度數，與前一次實驗量出的結果進行比較；
（2）由表中數據可知反射角和入射角始終是相等的．
（3）法線垂直於平面鏡；故ON為法線；入射光線與法線的夾角為入射角為30°；反射光線與法線的夾角為反射角，也為30°．如圖所示：
（4）以法線ON為軸線，把紙板F向後緩慢旋轉，這樣做的目的是為了探究反射光線、入射光線、法線是否在同一平面內．
（5）當手電筒垂直照射白紙和平面鏡，平面鏡發生鏡面反射，反射光線垂直反射，從側面看時，幾乎沒有光線進入人眼，人眼感覺平面鏡是暗的；光線垂直照射到白紙上，白紙表面是粗糙的，發生漫反射，反射光線射向四面八方，從側面看時，有光線進入人眼，人眼感覺白紙是亮的，鏡面反射和漫反射都遵守光的反射定律．

⑵ 如何製作小孔成像裝置

簡易小孔成像實驗：

• 一、實驗准備：准備一張中間帶小孔的硬紙板（較厚回，不透光答，小孔可以用鉛筆扎出，小孔的直徑約3毫米），一支蠟燭，一張白紙。拉上窗簾，讓光線變暗。

• 二、實驗步驟：

1. 把硬紙板放在蠟燭和白紙中間固定。

2. 點燃蠟燭，調整蠟燭和白紙的高度，使火焰、小孔、白紙的中心大約在一條直線上，可以看到一個倒立的燭焰。

3. 改變蠟燭以及白紙的距離硬紙板的距離，觀察成像的變化。

4. 改變小孔的大小觀察燭焰成像的變化。

• 三、根據光學原理對實驗現象進行解釋。

• 實驗結論：光在同種均勻物質中沿直線傳播

⑶ 菲佐的菲佐實驗 Fizeau experiment

這是直接測定光的曳引系數的實驗。菲佐在1851年用如圖所示的裝置進行他的實驗。光源S發出的光被分束器P（塗有半透明金屬鍍層的傾斜放置的玻璃板）分成Ⅰ和Ⅱ兩束，經過適當放置的三塊反射鏡M1、M2、M3，兩束光沿矩形PM1M2M3以相反的方向行進，回到P處會合，光束Ⅰ中有一部分透射進入望遠鏡筒T，光束Ⅱ中有一部分反射進入T，兩者在那裡形成干涉條紋。為了測定運動介質部分曳引光的效應，在M3M2和PM1路徑中設置水流速度為v的水管。光束Ⅰ始終與水流反向，光束Ⅱ始終與水流同向。除在兩水管中的光程有差異外，兩束光的其他部分光程是相同的。這光程差可用兩束光通過水管的時間差Δt與真空光速c的乘積表示。設運動水流的曳引系數為f，故水曳引光束獲得速度±fv，逆水光束Ⅰ通過水管的總速度為(c/n-fv)，順水光束Ⅱ的總速度則為(c/n+fv)。所以，兩束光的時間差為
用光之波長λ來度量光程差cΔt，得到
用實驗觀測得到的δ值及參數l，v，λ，n之值代入，得出f的觀測值為0.48，與由公式f=1-1/n^2的計算值0.43相符合。由此而得的光在運動介質中的傳播速度是
u=(c/n)±v(1-1/n^2)
當介質逐漸稀薄時，n→1，u→c。結論就是，光在真空中的速度是普適常數c，與所用的慣性參考系無關。而按伽利略的速度合成公式，應是u=c±v。
實際上，以上光在運動媒質中的傳播速度公式，在相對論中利用愛因斯坦速度合成定律立即可得。設實驗室參考系為S，與運動媒質水相對靜止的參考系為S′，則光在S系中的速度u，在S′系中的速度為u′=c/n，S′系的速度為v，它們之間的關系是
u=(u′+v)/(1+vu′/c^2)
=(c/n+v)/(1+v/nc)
≈(c/n)(1+nv/c)(1-v/nc)
≈(c/n)(1+nv/c-v/nc)
=(c/n)+v(1-1/n^2)
可見，完全用不到什麼曳引系數這些額外的概念，相對論就能自然地解釋實驗的結果。在相對論創立前，曳引系數的概念是很神秘的。愛因斯坦很重視它，它在引導愛因斯坦建立相對論的過程中，曾起過相當大的作用。

⑷ 探究光的反射時的規律，有哪些實驗器材

探究光反射時的規律
實驗器材：激光燈、一塊長方形紙板（由兩塊紙板連接起來）、平面鏡、量角器、直尺、不同顏色的筆
實驗過程：把平面鏡放在水平桌面上，再把紙板豎直地立在平面鏡上，紙板上的直線ON（法線）垂直於鏡面。一束光貼著紙板沿某一個角度射到O點，經平面鏡反射，沿另一個方向射出，在紙板上用筆描出入射光EO和反射光OF發徑跡。改變光束的入射方向，重做一次。換另一種顏色的筆記錄光的徑跡。取下紙板，用量角器測量法線ON兩側的∠i和∠r。測量後將紙板NOF向前或向後折，入射光仍沿EO入射，看看紙板上還是否出現反射光線OF。
實驗結論：在反射現象中，反射光線、入射光線和法線都在同一平面內；反射光線、入射光線分居法線兩側；反射角等於入射角。

探究平面鏡成像的特點
實驗器材：玻璃板、兩支蠟燭、打火機（或火柴）、直尺、大紙、量角器、光屏
實驗過程：在桌面上鋪一張大紙，紙上豎立一塊玻璃板作為平面鏡，在紙上記下平面鏡的位置。把一支蠟燭點燃放在玻璃板前，可以看到它在玻璃板後的像。再拿一支沒有點燃的同樣的蠟燭，豎立在玻璃板後面移動，直到看上去它和前面那支蠟燭的像完全重合。這個位置就是前面那支蠟燭的像的位置。在紙上記下這兩個位置。實驗時注意觀察蠟燭的大小和它的像的大小是否相同。移動點燃的蠟燭，重做實驗。用直線把每次實驗中蠟燭和它的像的位置連起來，用刻度尺測量它們到鏡面的距離，用量角器測量它們的連線與鏡面的夾角。在像的位置豎立一個光屏，不透過平面鏡直接觀察光屏上有沒有蠟燭的像。
實驗結論：平面鏡成正立、等大的虛像，像和物體到鏡面的距離相等，像和物體的連線與鏡面互相垂直。

利用生活的棱鏡觀察光的色散現象
實驗器材：三棱鏡、白色光屏
實驗過程：讓一束太陽光照射到三棱鏡上，在三棱鏡後豎立一個白色的光屏，觀察太陽光通過棱鏡後射出的光的變化。
實驗結論：太陽光通過棱鏡後，被分解成各種各樣的色光，用一個白屏來承接，在白屏上就形成一條彩色的光帶，顏色依次是紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫。這說明，白光是由各種色光混合而成的。
自製的光的反射實驗模型裝置如圖
http://www.pep.com.cn/oldimages/pic_256705.jpg。中間的空心塑料管長約0．4米，直徑約1．5厘米（另兩根與它尺寸相同），下用鐵絲圈作底座支撐，使之豎直懸起；左右兩根安裝在長方體木塊上，其傾斜角度可通過連接處靈活方便地調節，噴成紅色，並可附上箭頭以表示光的傳播方向；其中一根的上方管口插入一個市面常見的激光棒，可使激光從管中通過射到下面的平面鏡上。

⑸ 探究光反射時規律的實驗裝置如圖所示（1）如圖甲，讓一束光貼著紙板沿某一個角度射到O點，經平面鏡反射後

（1）由圖可來見入射角是∠自i，反射角是∠r，使∠i減小，這時∠r跟著減小，使∠i增大，∠r跟著增大，∠r總是等於∠i，說明在光的反射中，反射角等於入射角．
（2）由讓光線逆著FO的方向射向鏡面，會發現反射光線沿著OE方向射出可知，將反射光線改為入射光線，光路圖照樣成立，體現了光路是可逆的．
（3）由於反射光線、入射光線和法線都在同一平面內，把半面紙板NOF向前折或向後折，兩塊紙板不在同一平面上，所以在紙板F上就無法呈現出反射光線了，因此這個現象說明了：反射光線、入射光線和法線都在同一平面內，但此時反射光線仍然是存在的．
（4）根據反射定律，反射角等於入射角，反射角是反射光線與法線的夾角，入射角是入射光線與法線的夾角，當入射角分別為15°、30°、45°時，反射光線與法線的夾角，即反射角也應分別是15°、30°、45°，不是75°，60°45°，而75°，60°，45°正好是反射光線與鏡面的夾角．
故答案為：（1）等於；反射角等於入射角；
（2）OE；光路是可逆的；
（3）看不到；仍存在；
（4）反射角誤讀成反射光線與平面鏡間的夾角．

⑹ 光速是怎麼測定的，和它被測歷史

17世紀前，天文學家和物理學家以為光速為無限大，宇宙中恆星的光都是瞬時到達地球的。義大利物理學家伽利略首先對上述論點提出懷疑，為了證明光速的有限性，他在1600年左右曾做過粗糙的實驗，他確定了A用燈光把信號傳到B並收到從B回來的信號所需要的時間。這個實驗是在晚上當兩個觀察者緊靠著站在一起，以及當他們相距近一英里時分別進行的。如果能發覺有時間差，那麼，光就是以有限速度傳播的，伽利略不能從他的實驗解決這個問題。但他提出了一個完全不同的問題，他評論道，在木星後面的木星衛星時常消失，可以用來作光速的測量。
1849年，法國物理學家菲索用齒輪法首次在地面實驗室中成功地進行了光速測量。他的實驗裝置如圖所示。圖4中光源S發出的光束在半鍍銀的鏡子G上反射，經透鏡L1聚焦到O點，從O點發出的光束再經透鏡L2變成平行光束。經過8.633千米後通過透鏡L3會聚到鏡子M上，再由M返回原光路達G後進入觀測者的眼睛。置於O點的齒輪旋轉時把光束切割成許多短脈沖，他用的齒輪有720個齒，轉速為25轉／秒時達到最大光強，這相當於每個光脈沖往返所需時間為1/18000秒，往返距離為17.266千米，經過二十八次的觀察，由此可得с＝312000千米／秒。這個數值與當時天文學家公認的光速值只有較小的差別。
差不多與菲索同時進行光速測定工作的便是傅科。1819年9月18日他生於巴黎，最初研究過醫學，但從1845年以後從事物理學的研究，與斐索是初期的合作者。兩人分手後，各自都進行著光速測定的研究工作。在光速測定的研究中，傅科是採用旋轉平面鏡的方法來測光速的。經過一段時間的研究，於1850年5月6日向科學院報告了自己實驗的結果，並發現光速在水中比在空氣中小，證明了波動說的觀點是正確的，它給光的微粒說帶來了再一次的沖擊。在論文中，傅科敘述了實驗裝置的改進和實驗的結果。他指出，所用的儀器與以前所說的儀器設有什麼重大的區別，只是裝了一套推動圓周屏幕移動的齒輪系統，以便准確量度鏡的旋轉速度。此外，實驗中所用的距離，也用幾次反射的方法，使其距離從4米擴大到20米。由於光通過的距離增長，對時間的量度更為准確，使他得到的結果也更好。傅科指出，最後的結果，光的速度好像顯然地比人們想像的速度要小，用旋轉鏡測得的光速為每秒大約2.98×108米/秒。接著他又分析這一結果的准確程度。據他看來，該實驗的誤差，不應該超過5×105米。在這一條件下，傅科認為這一實驗數值是正確的。
在菲索和傅科之後，又有不少科學家，採用並改進了前人的方法，繼續測量光的傳播速度。主要有以下幾位：法國的科爾尼（M．A．Cornu，1841～1902）採用菲索的方法，作了一些改進，於1874年在實驗中把反射鏡安裝在23公里遠的地方，測出的光速為每秒2.985×108米，而1878年又測得3.004×108米。1880～1881年，英國的詹姆斯·楊（Oames Young）和喬治·福布斯（G．Forbes）測得的數值為每秒3.01382×108米。
光速的最精確的測定是在美國作的，1867年，海軍天文台的紐科姆（Newcomb Simon，1835～1909）建議重做傅科的實驗，邁克耳遜於1878年在安納波利斯海軍學院的實驗室做了初步的實驗。測量是在1879年做的。1882年，邁克耳遜在俄亥俄州克利夫蘭的凱斯學院作了測定。
邁克耳遜以畢生精力從事光速的精密測量；1879年，他用自己改進了的傅科方法，利用凹面鏡和透鏡把光路延長到600m，旋轉鏡使返回光位移133mm，獲得光速值為299910±50km/s。1882年，他又把測量精度提高，獲得的數值為 299853±30km/s。這都是當時最新紀錄。後來到1923年他又重新專心致志地從事光速測量，在加利福尼亞的兩個相距約35公里的山頭之間，一個新的特點是應用了八角形的轉動鏡，這提供了接受相繼反射面的反射光的可能性，這樣就免除了反射光線的角度偏差的測量；測得的數值為299798±4km/s。

⑺ 小宇利用如圖所示裝置將一細光束斜射到空氣中，用於探究「光的折射規律」．（1）為了更清晰地觀察水中的

（1）為了更清晰地看到光路，使水稍微混濁一些，可以放入少量的牛奶．就能看到入射光線、反射光線，空氣中的折射光線是在白屏上顯示或在有煙霧的空氣中看到的．
（2）如圖，折射光線和法線的夾角是折射角，入射光線和法線的夾角是入射角，並且折射角大於入射角．增大入射角，折射角增大．增大到一定程度，看不到折射光線．
故答案為：（1）在水中加入少許牛奶；能；（2）大於；增大；觀察不到折射光線．

⑻ 小明利用如圖所示的實驗裝置，進行「探究光的反射定律」的實驗．（1）小明讓一細光束沿平面E射到鏡面O點

（1）根據光抄的反射定律：在反襲射現象中，反射光線、入射光線分居法線兩側；反射光線、入射光線和法線在同一平面內．
所以沿ON將平面F向後（或向前）折，觀察在平面F上是否可看到反射光線，如果紙板F上都不能看到反射光線，說明反射光線、與入射光線和法線應在同一平面內；
（2）表格內容包括入射角、反射角，以及實驗次數；如下表
（3）當光逆著原來的反射光線入射時，反射光線也逆著原來的入射光線反射出去，即將一束光貼著紙板F沿BO射到O點，光將沿圖中的OA方向射出，這說明在反射現象中光路是可逆的．
故答案為：（1）沿ON將平面F向後（或向前）折，觀察在平面F上是否可看到反射光線
（2）見下表：

⑼ 請問渦旋光束和矢量光有啥區別

矢量光束是一種非均勻的偏振光，他在光束單色橫截面上沒一點的偏振狀態不盡相同，並不是均勻分布的，隨著空間分布發生變化。
漩渦光束，徑向偏振光束，軸對稱偏振光束都是矢量光束的一種。
渦旋光束是具有螺線形相位分布的光束,其表達式中帶有相位因子exp（ilθ）,光束中的每個光子攜帶lh 的軌道角動量,其中lh 稱為拓撲荷數.由於渦旋光束具有軌道角動量lh,所攜帶的軌道角動量可以傳遞給微粒,以驅動微粒旋轉,還可實現對微米、亞微米微粒的俘獲、平移,人們形象地把這種工具稱為「光學扳手」