積木化教學(xué)系統(tǒng)
2024-08-01
基于“模塊化+生態(tài)化"設(shè)計(jì)理念,將傳統(tǒng)光學(xué)實(shí)驗(yàn)固定式裝置解構(gòu)為標(biāo)準(zhǔn)化功能單元,提供從光學(xué)元件、精密機(jī)械件、有源器件到輔助工具等468項(xiàng)組件合集,通過(guò)空間優(yōu)化設(shè)計(jì),在7層收納柜中,實(shí)現(xiàn)500+組件收納管理。光學(xué)和機(jī)械件全方位覆蓋,為完成多種光學(xué)實(shí)驗(yàn)的演示和原理驗(yàn)證提供充分自由的探索空間。
1、幾何光學(xué)系列實(shí)驗(yàn)
1.1、透鏡成像實(shí)驗(yàn):利用凸透鏡進(jìn)行投影成像,前后移動(dòng)透鏡,在探測(cè)器上接受不同大小的物像,驗(yàn)證光的直線傳播原理。
圖1. 透鏡成像實(shí)驗(yàn)
1.2、雙透鏡成像實(shí)驗(yàn):利用雙透鏡焦距疊加搭建4F擴(kuò)束系統(tǒng),更換透鏡實(shí)現(xiàn)顯微成像。
圖2. 雙透鏡成像實(shí)驗(yàn)
2、反射光的偏振特性驗(yàn)證實(shí)驗(yàn):利用兩個(gè)偏振態(tài)正交的偏振波片,檢測(cè)入射光偏振態(tài)改變對(duì)輸出光強(qiáng)變化的影響,并測(cè)定樣品折射率,驗(yàn)證馬率斯定律。測(cè)量通過(guò)起偏器、1/4 波片后的光的偏振特性,了解線偏振光、圓偏振光和橢圓偏振光的特點(diǎn)。
圖3. 反射光的偏振特性驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)
3、偏振三維成像實(shí)驗(yàn):利用光源、偏振光學(xué)元件演示基于光的偏振特性的三維成像,入射光通過(guò)偏振片和檢偏器進(jìn)行偏振態(tài)過(guò)濾,在特定角度進(jìn)行清晰成像。
圖4. 偏振三維成像實(shí)驗(yàn)
4、光的波長(zhǎng)與光譜檢測(cè)系列實(shí)驗(yàn)
4.1、 光的合成與分解實(shí)驗(yàn):將紅綠藍(lán)三個(gè)單色激光分別依次通過(guò)合色棱鏡混合出白光,更換入射光源,利用白光LED作為衍射光柵入射光源,在接受屏上觀察光譜色散現(xiàn)象,驗(yàn)證光的可逆特性及光的衍射和色散原理。
圖5. 光的合成與分解實(shí)驗(yàn)
4.2、簡(jiǎn)易光譜分析實(shí)驗(yàn):利用光柵和狹縫對(duì)入射白光進(jìn)行衍射分光,觀察探測(cè)器上不同波長(zhǎng)光斑的光譜曲線,分別用三個(gè)單色激光器出射單色光經(jīng)過(guò)透鏡聚焦觀察光強(qiáng)曲線,對(duì)比分析光譜變化,演示光譜儀基本原理。
圖6. 簡(jiǎn)易光譜分析實(shí)驗(yàn)
5、邁克爾遜干涉實(shí)驗(yàn):將激光器出射的激光經(jīng)過(guò)分光棱鏡分為垂直的兩束出射光,在兩束出射光相等位置處均放置垂直于光軸的反射鏡,緩慢移動(dòng)其中一個(gè)反射鏡的前后位置,觀察探測(cè)器上干涉圖案的變化,了解同軸干涉的基本原理和特點(diǎn)。
圖7. 邁克爾遜干涉實(shí)驗(yàn)
6、馬赫-曾德爾干涉實(shí)驗(yàn):將激光器出射的激光通過(guò)分光棱鏡分為兩束,在兩束光的前后位置分別放置反射鏡和分光棱鏡進(jìn)行合束,其中兩束光的光程相等,緩慢移動(dòng)其中一束光路中的反射鏡位置觀察探測(cè)器上干涉圖樣的變化,了解離軸干涉的基本原理和特征。
圖8. 馬赫-曾德爾干涉實(shí)驗(yàn)
7、拓展性與定制化:積木式教學(xué)系統(tǒng)具備高度拓展性,可以根據(jù)不同的研究方向自由增加實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,如光鑷/渦旋光鑷系統(tǒng)和簡(jiǎn)易顯微鏡系統(tǒng),滿足不同教學(xué)和研究需求。
典型項(xiàng)目