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(教师资格证)实验中科学研究的几种常见发白光

更新时间:2024-02-12 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

1、研究对象要贴近生活ZLw物理好资源网(原物理ok网)

文科生通常对实验中的科研对象感到陌生、深奥、神秘,甚至产生距离感。 他们在实验课上有抵触感和恐惧感是很正常的。 本实验提供了市场上常见的几种“白光”电光源作为研究对象,包括白炽灯、护眼灯(荧光灯)、家用节能灯(紧凑型荧光灯)、手电筒(LED灯)和低压灯。 水银灯,这让学生在实验时对这些贴近生活的研究对象不再陌生,反而会感觉非常熟悉,自然就不会再有恐惧甚至抵触情绪。ZLw物理好资源网(原物理ok网)

2、实验内容应设计得更有趣,实验结果更直观。ZLw物理好资源网(原物理ok网)

2.1 光谱展示与研究ZLw物理好资源网(原物理ok网)

电光源已从传统的白炽灯、荧光灯发展到现在的LED灯、节能灯(紧凑型荧光灯)、护眼灯等,那么,这些高科技产品有哪些特点呢? 学习时如何选择光源? 他们接触到的光源是否环保? 这对你的健康有好处吗? 通过这个实验,学生可以回答这些与生活密切相关的问题。 这不仅可以激发文科学生的学习兴趣,还可以让学生学以致用,运用这些常识,使自己在生活中受益。 仅凭肉眼,学生只能感受到光源的亮度和色调的差异。 然而,利用棱镜和光谱仪通过折射分解复杂的光,学生可以观察到不同光源呈现的不同颜色的光谱线——光谱。 学生在实验中观察到的几种常见白光源的光谱。 实验中看到的奇幻多彩的“彩虹”实验现象,不仅引起了文科生的强烈学习兴趣,也轻松揭开了这些高科技光源的神秘面纱。 这也形象地证实了,虽然有几种光源发出白光,但所谓的白光实际上是复合光,是与多种颜色的可见光按一定强度和比例混合而成的。 由于发光机制不同,光谱线(或光谱带)的颜色和条带也有所不同。 数字也不同。 学生看到:1)白炽灯的光谱是可见光范围内的连续光谱,有七种颜色,属于热释光。 这种类型的光谱还包括阳光和烛光。 2)白光LED的光谱是离散的窄带。 该带只有三种基色:红、绿、蓝。 它是一种固态发光器件。 3)荧光灯、节能灯和低压汞灯属于气体放电发光。 由于汞蒸气被封装在内部,因此光谱包含离散的谱线。 荧光灯和节能灯分别采用卤磷酸钙荧光粉发光,稀土三基色荧光粉发光。 后者的发光效率更高,因此更节能。 从低压汞灯的光谱中,我们可以清楚地看到5条离散的谱线,分别是黄、绿、青、蓝、紫,它们对应着汞原子的特征谱线。 通过光谱比较,学生可以体验各种光源的异同,了解其发光机理。 有兴趣的同学还可以进一步了解其他相关实验,比如利用三基色LED灯进行颜色合成和匹配实验。ZLw物理好资源网(原物理ok网)

2.2 频闪显示及研究ZLw物理好资源网(原物理ok网)

说到“频闪”光源,学生们可能会觉得抽象、陌生,但如果用手机上的摄像头或视频模式,将其对准电脑显示器、台灯或电视屏幕进行观察,学生就会觉得很陌生。惊讶地发现这些点亮的光源都在闪烁。 然后学生提出一系列问题:为什么光源会闪烁? 为什么肉眼无法察觉? 频闪现象对生活有什么影响? 如何利用或避免频闪现象? 为了深入理解频闪的含义,特意设计了一个实验,利用黑匣子观察临界闪烁频率。 使用信号发生器驱动黑匣子中的LED灯发光。 当频率很低时,你可以很容易地分辨出光源先亮后暗。 当频率增加时,光源由粗闪烁变为细闪烁。 当频率继续增加,达到一定值时,由于人眼的视觉暂留特性,学生感受到的不再是闪烁的光,而是连续的光。 此时对应的频率就是临界闪烁频率。 如果增加背景光(点亮黑匣子中的另一个LED灯),您会发现临界闪烁频率降低。 这是因为临界闪烁频率还与一些因素有关(如光源强度、背景光色强度、观察者的身体因素等),其理论参考值为45.8Hz。 通过以上简单的实验,学生会了解到,普通荧光灯采用频率为50Hz(1s内变化50次)、电压为220V的正弦交流电作为电源,其闪烁频率为100Hz; 他们还知道,由于视觉暂留效应,电影(24帧/秒和24块/秒,传输频率为48Hz)和电视(25帧/秒,采用隔行扫描,传输频率为50Hz),其原因为什么这些闪烁的图像看起来是连续的。ZLw物理好资源网(原物理ok网)

2.3 波动深度研究ZLw物理好资源网(原物理ok网)

文科学生尤其关心眼睛疲劳和电光源的选择标准。 学生们常常有这样的体会:在宽敞明亮的自习室里学习通常比在宿舍的台灯下看书更舒服,眼睛也不那么累。 面对市场上五花八门打着高科技旗号的台灯产品,如何判断和选择这些产品呢? 事实上,最理想的光是变化极其缓慢的自然光。 对于稳定的照明光线,眼睛的瞳孔调节相对固定,调节量较小,不易对眼睛的光学系统造成损伤和视疲劳; 对于不稳定的光线,学习时需要经常调节眼睛的瞳孔,且调节量较大,容易造成眼睛光学系统损伤和视疲劳。ZLw物理好资源网(原物理ok网)

3、实验仪器应操作简单ZLw物理好资源网(原物理ok网)

本实验涉及的基本实验仪器是光谱仪和示波器。 以往,针对光谱仪设置了“光谱仪调节及棱镜顶角测量实验”,但学生普遍反映实验仪器的调节枯燥、繁琐、困难。 调整部分占用了大部分时间,稀释了仪器使用部分的内容。 专注使得实验内容枯燥,实验后学生很难对仪器的使用留下深刻的印象。 针对这种情况,本实验只需要对光谱仪进行简单的调整,由老师在课前进行粗略调整。 上课时,学生只需调整转盘和望远镜的位置即可观察彩色光谱线。 为了使频闪和脉动深度的观测变得简单,自制了一个黑匣子。 顶盖可拉出模拟暗室,避免室内光源干扰。 侧面设有窗户文科物理实验论文,可以让学生直接体验波动的影响。 黑匣子内部主要包括2个LED光源和光信号检测元件硅光伏电池。 2个LED灯,分别由外部直流电源和交流电源驱动,该装置可用于模拟频闪和波动深度。 只有几个旋钮可供学生调节。 这些简化的实验操作,让文科学生更容易上手,增加学生的成就感和实验热情,让学生的注意力集中在实验观察和结果分析上。ZLw物理好资源网(原物理ok网)

4、高科技手段辅助展示实验结果ZLw物理好资源网(原物理ok网)

为了让学生了解科学前沿,进一步增强实验的科学性,我们演示了科研中使用便携式微光纤光谱仪测量的上述光源光谱。 由于光谱仪采用分光元件作为光栅,波长也经过了线性校准,谱线测量范围较宽,可以更准确地反映光谱特性。 因此,学生可以进一步看到紫外和红外区域的光谱。ZLw物理好资源网(原物理ok网)

5.深入浅出地分析、理解和延伸实验结果ZLw物理好资源网(原物理ok网)

通过光谱实验,增强了学生的环保意识,学生在日常生活中应注意避免随意丢弃含汞灯泡; 同学们也提高了自我保护的科学意识文科物理实验论文,要尽量多接触阳光,避免长时间在缺失谱线的光源下学习,远离紫外线照射。 这种“光污染”拉近了学生与高科技产品的距离,也了解了一些生活中的科技术语,如“红外线理疗”、“紫外线杀菌”等,启发学生思考一些贴近生活的小实验。 例如:如果没有棱镜,可以用电脑光盘对光进行分光,得到光源的光谱; 当水滴滴在电脑显示器(或手机屏幕、电视屏幕)上时,可以看到红、绿、蓝三基色。 由此,我们可以认识到白光是复合光的事实。 通过频闪实验,启发学生思考为什么高速行驶的轮子有时看起来不旋转或反转; 如果他们摇动铅笔,他们在阳光下和荧光灯下看到的“鬼”有什么不同? 通过深度波动的研究,学生可以了解人眼疲劳的根源,培养个人用眼卫生,保护视力。ZLw物理好资源网(原物理ok网)

六,结论ZLw物理好资源网(原物理ok网)

本实验内容丰富有趣,实验仪器简单易操作,实验结果具体直观。 已在文科本科生中试点教学一学期,取得了满意的效果,使文科学生了解了所谓光源发出白光的原理。 以及各种光源的发光特性; 在学习和生活中学会判断和利用不同光源,避免光污染; 纠正学生长期以来的一些误解:如认为光源越白越亮,光源就越好。 白色光源与太阳光相同。 光源光谱连续、缺失谱线对身体无害等; 并在实验中掌握了光谱仪、示波器等基本实验仪器的使用,提高了动手能力。 从不同高科技产品光源的判断和选择到个人用眼卫生的培养; 从增强环保意识到远离光环境污染,这些知识的学习对学生来说都是大有裨益的。 该实验可为相关大学文科课程物理实验教学提供参考。ZLw物理好资源网(原物理ok网)

作者:林珊、李俊清、赵海发 单位:哈尔滨工业大学物理系ZLw物理好资源网(原物理ok网)

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