矢量光束的实验装置

⑴ 如图是小明研究光的反射定律的实验装置，（1）小明

（1）此题主要探究光的反射规律，先让一束光贴着纸板沿某一个角度内射到O点，量出入射角和反容射角的度数，然后改变光束的入射方向，即改变光线AO与ON的夹角，使入射角增大或减小，再量出入射角和反射角的度数，与前一次实验量出的结果进行比较；
（2）由表中数据可知反射角和入射角始终是相等的．
（3）法线垂直于平面镜；故ON为法线；入射光线与法线的夹角为入射角为30°；反射光线与法线的夹角为反射角，也为30°．如图所示：
（4）以法线ON为轴线，把纸板F向后缓慢旋转，这样做的目的是为了探究反射光线、入射光线、法线是否在同一平面内．
（5）当手电筒垂直照射白纸和平面镜，平面镜发生镜面反射，反射光线垂直反射，从侧面看时，几乎没有光线进入人眼，人眼感觉平面镜是暗的；光线垂直照射到白纸上，白纸表面是粗糙的，发生漫反射，反射光线射向四面八方，从侧面看时，有光线进入人眼，人眼感觉白纸是亮的，镜面反射和漫反射都遵守光的反射定律．

⑵ 如何制作小孔成像装置

简易小孔成像实验：

• 一、实验准备：准备一张中间带小孔的硬纸板（较厚回，不透光答，小孔可以用铅笔扎出，小孔的直径约3毫米），一支蜡烛，一张白纸。拉上窗帘，让光线变暗。

• 二、实验步骤：

1. 把硬纸板放在蜡烛和白纸中间固定。

2. 点燃蜡烛，调整蜡烛和白纸的高度，使火焰、小孔、白纸的中心大约在一条直线上，可以看到一个倒立的烛焰。

3. 改变蜡烛以及白纸的距离硬纸板的距离，观察成像的变化。

4. 改变小孔的大小观察烛焰成像的变化。

• 三、根据光学原理对实验现象进行解释。

• 实验结论：光在同种均匀物质中沿直线传播

⑶ 菲佐的菲佐实验 Fizeau experiment

这是直接测定光的曳引系数的实验。菲佐在1851年用如图所示的装置进行他的实验。光源S发出的光被分束器P（涂有半透明金属镀层的倾斜放置的玻璃板）分成Ⅰ和Ⅱ两束，经过适当放置的三块反射镜M1、M2、M3，两束光沿矩形PM1M2M3以相反的方向行进，回到P处会合，光束Ⅰ中有一部分透射进入望远镜筒T，光束Ⅱ中有一部分反射进入T，两者在那里形成干涉条纹。为了测定运动介质部分曳引光的效应，在M3M2和PM1路径中设置水流速度为v的水管。光束Ⅰ始终与水流反向，光束Ⅱ始终与水流同向。除在两水管中的光程有差异外，两束光的其他部分光程是相同的。这光程差可用两束光通过水管的时间差Δt与真空光速c的乘积表示。设运动水流的曳引系数为f，故水曳引光束获得速度±fv，逆水光束Ⅰ通过水管的总速度为(c/n-fv)，顺水光束Ⅱ的总速度则为(c/n+fv)。所以，两束光的时间差为
用光之波长λ来度量光程差cΔt，得到
用实验观测得到的δ值及参数l，v，λ，n之值代入，得出f的观测值为0.48，与由公式f=1-1/n^2的计算值0.43相符合。由此而得的光在运动介质中的传播速度是
u=(c/n)±v(1-1/n^2)
当介质逐渐稀薄时，n→1，u→c。结论就是，光在真空中的速度是普适常数c，与所用的惯性参考系无关。而按伽利略的速度合成公式，应是u=c±v。
实际上，以上光在运动媒质中的传播速度公式，在相对论中利用爱因斯坦速度合成定律立即可得。设实验室参考系为S，与运动媒质水相对静止的参考系为S′，则光在S系中的速度u，在S′系中的速度为u′=c/n，S′系的速度为v，它们之间的关系是
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)
可见，完全用不到什么曳引系数这些额外的概念，相对论就能自然地解释实验的结果。在相对论创立前，曳引系数的概念是很神秘的。爱因斯坦很重视它，它在引导爱因斯坦建立相对论的过程中，曾起过相当大的作用。

⑷ 探究光的反射时的规律，有哪些实验器材

探究光反射时的规律
实验器材：激光灯、一块长方形纸板（由两块纸板连接起来）、平面镜、量角器、直尺、不同颜色的笔
实验过程：把平面镜放在水平桌面上，再把纸板竖直地立在平面镜上，纸板上的直线ON（法线）垂直于镜面。一束光贴着纸板沿某一个角度射到O点，经平面镜反射，沿另一个方向射出，在纸板上用笔描出入射光EO和反射光OF发径迹。改变光束的入射方向，重做一次。换另一种颜色的笔记录光的径迹。取下纸板，用量角器测量法线ON两侧的∠i和∠r。测量后将纸板NOF向前或向后折，入射光仍沿EO入射，看看纸板上还是否出现反射光线OF。
实验结论：在反射现象中，反射光线、入射光线和法线都在同一平面内；反射光线、入射光线分居法线两侧；反射角等于入射角。

探究平面镜成像的特点
实验器材：玻璃板、两支蜡烛、打火机（或火柴）、直尺、大纸、量角器、光屏
实验过程：在桌面上铺一张大纸，纸上竖立一块玻璃板作为平面镜，在纸上记下平面镜的位置。把一支蜡烛点燃放在玻璃板前，可以看到它在玻璃板后的像。再拿一支没有点燃的同样的蜡烛，竖立在玻璃板后面移动，直到看上去它和前面那支蜡烛的像完全重合。这个位置就是前面那支蜡烛的像的位置。在纸上记下这两个位置。实验时注意观察蜡烛的大小和它的像的大小是否相同。移动点燃的蜡烛，重做实验。用直线把每次实验中蜡烛和它的像的位置连起来，用刻度尺测量它们到镜面的距离，用量角器测量它们的连线与镜面的夹角。在像的位置竖立一个光屏，不透过平面镜直接观察光屏上有没有蜡烛的像。
实验结论：平面镜成正立、等大的虚像，像和物体到镜面的距离相等，像和物体的连线与镜面互相垂直。

利用生活的棱镜观察光的色散现象
实验器材：三棱镜、白色光屏
实验过程：让一束太阳光照射到三棱镜上，在三棱镜后竖立一个白色的光屏，观察太阳光通过棱镜后射出的光的变化。
实验结论：太阳光通过棱镜后，被分解成各种各样的色光，用一个白屏来承接，在白屏上就形成一条彩色的光带，颜色依次是红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。这说明，白光是由各种色光混合而成的。
自制的光的反射实验模型装置如图
http://www.pep.com.cn/oldimages/pic_256705.jpg。中间的空心塑料管长约0．4米，直径约1．5厘米（另两根与它尺寸相同），下用铁丝圈作底座支撑，使之竖直悬起；左右两根安装在长方体木块上，其倾斜角度可通过连接处灵活方便地调节，喷成红色，并可附上箭头以表示光的传播方向；其中一根的上方管口插入一个市面常见的激光棒，可使激光从管中通过射到下面的平面镜上。

⑸ 探究光反射时规律的实验装置如图所示（1）如图甲，让一束光贴着纸板沿某一个角度射到O点，经平面镜反射后

（1）由图可来见入射角是∠自i，反射角是∠r，使∠i减小，这时∠r跟着减小，使∠i增大，∠r跟着增大，∠r总是等于∠i，说明在光的反射中，反射角等于入射角．
（2）由让光线逆着FO的方向射向镜面，会发现反射光线沿着OE方向射出可知，将反射光线改为入射光线，光路图照样成立，体现了光路是可逆的．
（3）由于反射光线、入射光线和法线都在同一平面内，把半面纸板NOF向前折或向后折，两块纸板不在同一平面上，所以在纸板F上就无法呈现出反射光线了，因此这个现象说明了：反射光线、入射光线和法线都在同一平面内，但此时反射光线仍然是存在的．
（4）根据反射定律，反射角等于入射角，反射角是反射光线与法线的夹角，入射角是入射光线与法线的夹角，当入射角分别为15°、30°、45°时，反射光线与法线的夹角，即反射角也应分别是15°、30°、45°，不是75°，60°45°，而75°，60°，45°正好是反射光线与镜面的夹角．
故答案为：（1）等于；反射角等于入射角；
（2）OE；光路是可逆的；
（3）看不到；仍存在；
（4）反射角误读成反射光线与平面镜间的夹角．

⑹ 光速是怎么测定的，和它被测历史

17世纪前，天文学家和物理学家以为光速为无限大，宇宙中恒星的光都是瞬时到达地球的。意大利物理学家伽利略首先对上述论点提出怀疑，为了证明光速的有限性，他在1600年左右曾做过粗糙的实验，他确定了A用灯光把信号传到B并收到从B回来的信号所需要的时间。这个实验是在晚上当两个观察者紧靠着站在一起，以及当他们相距近一英里时分别进行的。如果能发觉有时间差，那么，光就是以有限速度传播的，伽利略不能从他的实验解决这个问题。但他提出了一个完全不同的问题，他评论道，在木星后面的木星卫星时常消失，可以用来作光速的测量。
1849年，法国物理学家菲索用齿轮法首次在地面实验室中成功地进行了光速测量。他的实验装置如图所示。图4中光源S发出的光束在半镀银的镜子G上反射，经透镜L1聚焦到O点，从O点发出的光束再经透镜L2变成平行光束。经过8.633千米后通过透镜L3会聚到镜子M上，再由M返回原光路达G后进入观测者的眼睛。置于O点的齿轮旋转时把光束切割成许多短脉冲，他用的齿轮有720个齿，转速为25转／秒时达到最大光强，这相当于每个光脉冲往返所需时间为1/18000秒，往返距离为17.266千米，经过二十八次的观察，由此可得с＝312000千米／秒。这个数值与当时天文学家公认的光速值只有较小的差别。
差不多与菲索同时进行光速测定工作的便是傅科。1819年9月18日他生于巴黎，最初研究过医学，但从1845年以后从事物理学的研究，与斐索是初期的合作者。两人分手后，各自都进行着光速测定的研究工作。在光速测定的研究中，傅科是采用旋转平面镜的方法来测光速的。经过一段时间的研究，于1850年5月6日向科学院报告了自己实验的结果，并发现光速在水中比在空气中小，证明了波动说的观点是正确的，它给光的微粒说带来了再一次的冲击。在论文中，傅科叙述了实验装置的改进和实验的结果。他指出，所用的仪器与以前所说的仪器设有什么重大的区别，只是装了一套推动圆周屏幕移动的齿轮系统，以便准确量度镜的旋转速度。此外，实验中所用的距离，也用几次反射的方法，使其距离从4米扩大到20米。由于光通过的距离增长，对时间的量度更为准确，使他得到的结果也更好。傅科指出，最后的结果，光的速度好像显然地比人们想象的速度要小，用旋转镜测得的光速为每秒大约2.98×108米/秒。接着他又分析这一结果的准确程度。据他看来，该实验的误差，不应该超过5×105米。在这一条件下，傅科认为这一实验数值是正确的。
在菲索和傅科之后，又有不少科学家，采用并改进了前人的方法，继续测量光的传播速度。主要有以下几位：法国的科尔尼（M．A．Cornu，1841～1902）采用菲索的方法，作了一些改进，于1874年在实验中把反射镜安装在23公里远的地方，测出的光速为每秒2.985×108米，而1878年又测得3.004×108米。1880～1881年，英国的詹姆斯·杨（Oames Young）和乔治·福布斯（G．Forbes）测得的数值为每秒3.01382×108米。
光速的最精确的测定是在美国作的，1867年，海军天文台的纽科姆（Newcomb Simon，1835～1909）建议重做傅科的实验，迈克耳逊于1878年在安纳波利斯海军学院的实验室做了初步的实验。测量是在1879年做的。1882年，迈克耳逊在俄亥俄州克利夫兰的凯斯学院作了测定。
迈克耳逊以毕生精力从事光速的精密测量；1879年，他用自己改进了的傅科方法，利用凹面镜和透镜把光路延长到600m，旋转镜使返回光位移133mm，获得光速值为299910±50km/s。1882年，他又把测量精度提高，获得的数值为 299853±30km/s。这都是当时最新纪录。后来到1923年他又重新专心致志地从事光速测量，在加利福尼亚的两个相距约35公里的山头之间，一个新的特点是应用了八角形的转动镜，这提供了接受相继反射面的反射光的可能性，这样就免除了反射光线的角度偏差的测量；测得的数值为299798±4km/s。

⑺ 小宇利用如图所示装置将一细光束斜射到空气中，用于探究“光的折射规律”．（1）为了更清晰地观察水中的

（1）为了更清晰地看到光路，使水稍微混浊一些，可以放入少量的牛奶．就能看到入射光线、反射光线，空气中的折射光线是在白屏上显示或在有烟雾的空气中看到的．
（2）如图，折射光线和法线的夹角是折射角，入射光线和法线的夹角是入射角，并且折射角大于入射角．增大入射角，折射角增大．增大到一定程度，看不到折射光线．
故答案为：（1）在水中加入少许牛奶；能；（2）大于；增大；观察不到折射光线．

⑻ 小明利用如图所示的实验装置，进行“探究光的反射定律”的实验．（1）小明让一细光束沿平面E射到镜面O点

（1）根据光抄的反射定律：在反袭射现象中，反射光线、入射光线分居法线两侧；反射光线、入射光线和法线在同一平面内．
所以沿ON将平面F向后（或向前）折，观察在平面F上是否可看到反射光线，如果纸板F上都不能看到反射光线，说明反射光线、与入射光线和法线应在同一平面内；
（2）表格内容包括入射角、反射角，以及实验次数；如下表
（3）当光逆着原来的反射光线入射时，反射光线也逆着原来的入射光线反射出去，即将一束光贴着纸板F沿BO射到O点，光将沿图中的OA方向射出，这说明在反射现象中光路是可逆的．
故答案为：（1）沿ON将平面F向后（或向前）折，观察在平面F上是否可看到反射光线
（2）见下表：

⑼ 请问涡旋光束和矢量光有啥区别

矢量光束是一种非均匀的偏振光，他在光束单色横截面上没一点的偏振状态不尽相同，并不是均匀分布的，随着空间分布发生变化。
漩涡光束，径向偏振光束，轴对称偏振光束都是矢量光束的一种。
涡旋光束是具有螺线形相位分布的光束,其表达式中带有相位因子exp（ilθ）,光束中的每个光子携带lh 的轨道角动量,其中lh 称为拓扑荷数.由于涡旋光束具有轨道角动量lh,所携带的轨道角动量可以传递给微粒,以驱动微粒旋转,还可实现对微米、亚微米微粒的俘获、平移,人们形象地把这种工具称为“光学扳手”