初中物理光學常用實驗方法設計

Ⅰ 創新實驗

1453年東羅馬帝國滅亡之後,教會的威信下降,世俗的力量上升,思想自由的限制逐
漸地已力不從心,科學研究日漸盛行,理性的信仰開始取代對神明的膜拜.經過了一個多世
紀eQ難探索的歲月,歐洲終於迎來了奇偉壯麗的文藝復興.這是一個在科學,哲學,文學,
藝術諸多領域中百花爭妍,紛紛奏響"知識就是力量"的凱歌的時代.音樂也從教堂中走出
來,進入王公貴族的府邸和富人私宅的客廳中.
1古典時期
17世紀,音樂藝術發展迅猛,這時期已經有了以弦樂為主,並有木管樂器,銅管樂器
組成的室內樂隊:到了17世紀末,己具有了早期的古典交響樂團;17世紀70年代末出現
了歐洲最早的專業音樂廳—倫敦約克大廈音樂廳(200座).這時期演奏音樂的音樂廳在
整體和局部關繫上都是以天體和諧為根據,還從音樂中吸取比例和和諧,並承襲了16世紀
義大利帕拉第奧(1518-1580)設計的廳,室所常用的3:2長寬比:因此,這時期音樂廳
的體型是矩形的,其高:寬;長的比例常為]二2.3二3.7,符合"黃金率".
古典時期音樂廳的建築風格仍沿襲宮廷客廳的特點,其空間形象容易辨認,尺度和比
例有節奏上的均衡性,合理和有人性,與安靜的生活方式相貼切,由於容積小,比例符合"黃
金率",擴散好;混響時間短〔約1,G-1-3秒i;直達聲強,各表面的反射能力強,所以清
晰度高,親切感強.這時期以巴赫(16851750),亨德爾(1685-1759)作品風格為代表
對音節,明晰的要求也正是很重要,各部分不能有掩蔽.所以音樂廳的音質特性與音樂風格
是相適應的.
2巴洛克時期
18世紀初,管弦樂隊的概念和模式己基木形成,阿爾坎傑洛 科雷利(-1713)的
室內奏鳴曲和大協奏曲是巴洛克器樂作品的典範.is世紀中,管弦樂隊逐漸成型.到了18
世紀末,交響樂隊己經具有包括一個力量平衡的弦樂器組,雙管編制的木管樂器組,兩支園
號,兩支小號和一組銅鼓.
由於社會發展,音樂走向社會,在倫敦,巴黎,萊比錫,柏林,維也納等地經常舉行
公共性的音樂會,為此建造了不少的公共音樂廳.如英國牛津Holywell音樂廳(1748年)
約300座,滿場混響時間約1.5秒:德國萊比錫Altes Gewandhaus (1780年)400座;滿場
混響時間不會超過1.3秒:維也納Redoutensaal 800座,該廳建於1631年,建成後又經過不
斷地改建,最後完成於1700年,倒堵有淺挑台,高度增到16m,所以是最早的"鞋盒式"
的音樂廳,,K.響時間大約為1.4秒.
這時期的音樂廳的規模己大於17世紀的客廳式的音樂廳.由於容量增多,廳內側牆和
後牆建有挑台,廳高度大約為15m左右,寬度約為16m左右,空間的比例大約為1:1:2
已是"鞋盒式"的體型.混響時間為1.5-1.7秒.廳內具有豐富的音調,聲場擴散,具有明
晰和親切感,適宜演出貝多芬早期(1820年以前)的作品.
廳內己從古典建築風格漸漸演變為巴洛克風格;這種風格強調和用手法來製造特殊的
藝術效果,因此大大地吸引了那些講究排場的王公貴族,那些宮廷客廳的布局是層次高低起
1
伏很大,牆面凹凸明暗,裝飾豐富,珠光寶氣.但是空間和諧,富麗.巴洛克音樂強調情感
表現,豐富多樣,充滿著美妙的內涵,但又往往不可避免地帶上浮華,傲作和對純形式的追
求,缺乏深度.所以這時期的音樂廳在聲學特點上與巴洛克建築和音樂的風格是相適應的,
具有很好的聲譽.
3.浪漫時期
18世紀中葉以後是歷史學家以英國資產階級革命作為近代史的開端,當時在文學,藝
術,哲學的思潮更新迭起,法國革命的風暴和拿破崙時代過去之後,法國的浪漫主義開始了.
歐洲的音樂經歷了巴洛克時期發展到了浪漫"'明,這時期的音樂人才輩出,群星璀璨,是音
樂的黃金時代.音樂成為新興資產階級市民`6文化生活所必須,歐洲開始出現了規模比以往
大得多的,主要供音樂演出的公共音樂廳:泛芝音樂廳大部分是模仿音質成功的音樂廳建造
的,因此在造型,空間,內部安排和建築處理等甚至聲學特性都是相似的,這類音樂廳有
Old Boston Sympheny Hall (1863年),2400座,混響時間為1.8秒;維也納Grosser Musik
Vereinssaal(1870年),1680座,混響時間為2.0秒;巴塞爾Stadt-Casino (1876年),1400座,
a響時間為2.1秒;格拉斯哥Andeew's Music Hall (1877年),2130座,混響時間為1.9秒,
該廳在演奏台後布置了座席,可以吸收大聲功率樂器的音量,如打擊樂器,銅管樂器等,獲
得了好的各聲部之間的平衡.這也是後來圍繞式音樂廳的雛形;萊比錫Nut c Gewandhaus
(1886年),1560座,混響時間為1.55秒:阿姆斯丹達音樂廳(1888年),22(,0座,混響時
間為2.0秒.其中佼佼者則以維也納音樂廳,容積(V)約15000m3,總表面積(S)約4000護,
每座容積為9礦,寬(W)為21m,高(H)為17. 5 m,長(L)為40 m,空間比側為1:1.2:
2. 3 (H:.:L).這座被稱之為"金色大廳"的宏偉建築由泰奧菲爾.漢森設計金碧輝煌的
建築風格和華麗璀璨的聲學效果使其無愧於"金色"的美稱.著名指揮卡拉揚贊道:"大廳
的聲音很豐滿,低音很豐富,高音弦樂的音色也很美……,這是一個能喚起人C高度想像力
的大廳,它給指揮以美感".到現在仍為音樂廳建築的典範.
這時期所建音樂廳的容積較大,為10000^-20000 m ,容量為2000座左右,空間較大,
每座容積為7.10護,其比例約為1:1-1.3:2.3-2.6扭:w:L)比例修長,纖巧,但仔
細分析一下其空間會發現:以指揮處為割點,聽音區與演奏區的長度比例約為1.618二la
這類音樂廳的寬度約為20.左右,廳高為15-19.,長度在40.左右,因有側向淺挑台,
所以高與寬的比例接近為1二1.容積(V)與總面積(S)之比約在3.7左;5,"鞋盒式"的空
間;沿側牆有淺挑台和後牆有挑台,演奏區和聽音區共處在同一空間中:廳內裝修典雅華麗,
具有大量的雕塑以及大型水晶燈,聲場擴散,混響時間為1.8-2.2秒,直達聲與混響聲的
聲能比例較小,形成音調豐富而清晰度較低的音質特點,成為演賽浪沒派音樂作品的典型環
境.這些音樂廳大都是古典復興和巴洛克或羅可可風格的折中,但都具有端莊蔽華的藝術形
象,不同凡吶的聲學效果.到現在還是音樂廳建築的聲學和建築空間的典範;所以它們在室
內聲學的發展史上具有相當大的貢獻,同時也是建築藝術中的珍品和瑰寶.
4.新建築時期
19世紀末到20世紀初,人和物質世界之間的關系顯示出對科技規律的遵從,主張理性
至上:"功能決定形式"的設計思想得到了廣泛地接受,並認為設計建築應有科學根據,該
時期的科學發展在觀演建築的功能,視線,照明,聲學,舞台機械甚至空調技術等方面的成
就都適時地提供設計的根據.另外,荃於社會的發展,人們對音樂的需求,迫切要求建造大
47
ilwewe日月..,.,11
容量的音樂廳.以上種種促進了建築師對設計音樂廳的變革和創新的思潮.但是,無論從建
築藝術的表現形式,與功能結合的合理性上,還是對科學技術的運用上等都存在著很大的矛
盾和不成熟,這充分表明了該歷史時期的時代特點.
這時期建造了不少的音樂廳,著名的有:
芝加哥Orchestra Hall(1891一1905),2582座,混響時間為1.3秒.為了解決視線問
題,取消了廳內的側向淺挑台;為了增加容星,建造了兩層大挑台:池座有不高的升起:廳
內處理手法明顯地具有古典歌劇院的影響,但是演奏區和聽音區仍處在同一空間中.演奏區
的頂棚和聽音區的項棚都連在一起做成向上傾斜,有利於一次聲反射.廳內音質千澀,但清
晰.紐約Casnegie HaI1(1891年).2760座,餛響時(a]為1.7秒.正廳平面近乎正方形(30m
X 34m) ,第二和第三層為圍向演奏台口呈馬蹄形的包佣,如同古典歌劇院:第四和第五層為
大桃台.廳高為24m.演奏區明顯地形成鏡框式台口:管風琴在台內的側牆處.廳內音質一
般.倫敦Queen's Hall(1893年),2000座,混響時間為1.3秒.在演奏台兩側有凸形牆面,
可以將樂隊的聲音均勻地反射到聽眾席.該廳音質不很理想.愛丁堡Usher Hall(1914年),
2760座,混響時間為1. 7秒.聽音區為馬蹄形平面.具有兩層挑台,它們圍向演奏台,具
有現代劇場的特點,但又明顯地具有古典歌劇院的影響.演奏區為盡端式,兩側牆的斜角小
於100,對聲反射有利.樂隊後有合唱隊的座席.明顯地把演奏區和聽音區分為兩個區域:
形成鏡框式台口.由於演奏台上有諧振現象,對低頻聲有"染色"現象,廳內聲擴敞不好,
音質粗糙.並且聲場不均勻.
這類音樂廳的容里大約2500^2800座.大廳體型樣式不同於傳統音樂廳"鞋盒式"的
樣式,與古典歌劇院的形式相仿,由於容量多,視線短,所以廳的寬度大;由於多層挑台.
高度為18-20m,所以容積很大,但是容積與總表面積((V/S)之比並不大,所以混響時間並
不長,豐滿度較差,同時因寬度大,所以對反射聲的理解是初步的,不全面和處理不成熟,
不系統,反射聲的時序和方向也不好,因此音質並不好.但是,由哈佛大學著名聲學教授賽
賓,根據他通過實驗得出的室內混響時間的理論作為指導,進行設計建造的新波士頓音樂廳
(190.年),2631座,混響時間為1.8秒,則獲得非凡的成功,並與維也納音樂廳,阿姆斯
特月音樂廳同被譽為三大著名古典音樂廳.在建築藝術上,該廳承襲了19世紀末以前古典
音樂廳的模式-—"鞋盒式"的體型,側牆有兩層淺挑台,後牆有兩層挑台.演奏區為盡端
式,側牆和頂棚具有V度,以利反射.廳的高度(H)為18.5m.寬度(W)為23m,長度(L)為39. 5m,
空間比例(H:W:L為1 : 1. 24 : 2. 14,符合"黃金率".賽賓在設計該廳時,堅持了聲學科
學的原則,拒絕了業主提出容量為維也納容量(1680座)兩倍的要求,而為2631座,保持了該
廳的"鞋盒式"的空間比例,改進了演奏台上高而斜項擁,以利反射.
5現代主義(二次大戰前)
歐戰前夕,西方建築界繼承了"新建築"運動的革新精神,力圖掙脫學院派復古主義,
折衷主義的束縛,進行各種.新"建築的探索,日漸形成了"現代建築".戰後以德國的格
羅披亞斯為首的"包系斯"派主張"技術,經濟和功能",也就是要求建築設計要以新技術
來經濟地解決新功能.在理論和實踐上最終地摧毀了被"新建築"運動所動搖.而在學術界
仍是主導地位的學院派的統治.
在此期間聲學研究也取得了很大成就,特別是在1925-1927年,努特生通過對不同廳
堂的測量和評價,提出最佳混響時間與廳堂容積之間的關系:語言清晰度與房間的物理參量
—響度,雜訊級,混響時間和體型之間的關系;實際上只做了響度,混響時間對語言清晰
度影響的實驗,以及形成回聲的最小聲程差.所以出現了當時認為以最佳音質條件為出發點
所設計和建造的現代音樂廳,如:
巴黎Salle Pleyel (1927年),3000座,混響時間為1. 45秒.為了增加音量和改進
視線,採用了扇形平面和兩層大挑台.按照流行於建築師中的聲學概念-—聲線分析方法,
即均勻分布第一次反射聲,必然採用拋物線的頂棚,可以把演奏台上聲9均勻地反射到觀眾
席,並且使第一次反射聲與直達聲的聲程差不大於22米,不會產生回聲:但是觀眾席的噪
聲也經頂棚反射,集中到演奏台,造成干擾並且分析了體型和確定了尺寸—長(L為51
米,寬度21-31米,平均高度為18米:因為建築師不理解混響時間與容積和材料的關系,
所以容積過大.而聲學家則關心根據賽賓的棍響概念來確定大廳的餛響時間,而對聲線的分
析與體型的關系不關心,所以不能提出設計大廳的聲學根據,因此,當聲學家們還在討論如
何選擇混響時間時,建築師己經根據聲線概念確定了大廳的尺寸,構成了空間,因為尺寸是
構成空間的要素,而建築師的主要任務是空間的設計.兩者各行其是,配合不好,產生不少
問題.另外,當時聲學界認為聽音區應盡量得寂靜,演奏台周圍應是強反射,使演奏的聲音
盡量反射到觀眾席,實質上這是當時剛興起的電影院音質設計的做法,雖然這種做法對於電
影院來說也是不全面的.因此該音樂廳的音質對於語言清晰度很好,對於音樂則不好,所以
很少在此演奏交響樂.美國克里夫蘭的Severance Hall(1930年),1890座,混響時間1.4
秒.該廳的設計思想如同上述,所以音質效果相同.英國利物浦的New Philhinmonic Hall
(1939年),1955座,混響時間1.5秒.美國的Buffalo的Klimhans Hall (1!41年),2839
座,混響時間為1.32秒.上述各音樂廳代表了自1900-195.年間所建造的音幾廳的模式,
音質都不理想.
這時期的音樂廳容量多,一般為2000-3000座,在美國甚至達到4000-^6000座,為
了增加容量和縮短視距以及避免多層包廂視線不良的缺點,大廳後部被大大地擴大成為扇形
平面,同時又增加了大挑台,而其高深比一般都不大於1/2.根據當時在建築師中流行的聲
學設計概念,頂棚的縱剖面被設計成弧形或拋物線形,以取得最小的聲程差,所以頂棚的高
度被大大地降低,這樣音樂廳的高度與寬度之比由1:1-3:4變成為1:2^+1:3,成為扁形空
間.由於對電影的聲學特點尚未正確理解.大盤使用吸聲材料,甚至到了濫用的地步,因
此廳內的混響時間都很短(大約在1.5秒以下),清晰度高,音調很不豐滿.由子以巴黎Salle
Pleyel為代表的聲學設計方法曾被多數教科書和有關建築雜志所推薦和介紹,在不同程度
上為大多數現代音樂廳或劇場設計中所採用.其影響很深遠,直到50年代之後,聲學科學
的發展,才逐漸地減少,但還有影響,特別是以聲線法來替代聲學設計的觀念還很牢固,尤
其在我國的建築界中.
丹麥哥本哈根廣播電台音樂廳(1946年),1093座,混響時間為1.5秒,其模式同上述,
但是因為採用薄殼結構,因為殼頂高,所以演奏台的聲音不能均勻的反射,大多數是反射到
第一層挑台的坐席,並有聚焦現象,所以在戰後(1954-1955年)改建,其措施是在演賽台
上部懸吊水平的有機玻琦的聲反射系列共5排,26塊大小不等,離檯面高為7-8米,保證
了均勻地分布第一次反射聲,井在50毫秒之內,同時也給予演賽台內一定的反射聲.這是
在現代音樂廳中首先出現了在高空間中懸吊聲反射板,對以後的音樂廳棋式的變化形響很
大.
6現代主義(二次大戰後)
>0年代,歡洲經濟有了發展,所以各國開始新建以及恢復戰爭中被毀的文化建築如:
倫教早家節日音樂廳(1951年),3000座,混響時間為1.45秒,該音樂廳的聲學設計考慮比
較周到,在體型,反射面和聲學材料布置上都經多次討論和實驗.音樂廳的平面是矩形的,
空間屬於介鞋盒式"的,吸收了古典音樂廳的經驗,由於3000座席,所以在演奏台兩側和
後而布置了座席1400座).形成了環繞式的特點.本廳的體型雖屬古典音樂廳的模式,但仍
然只4戰前現代r義設計的影響.以均勻分布第一次反射聲為目的,對側向反射的重要性還
沒有認識,所以使演奏台和池座前區處在一個扇形平面中,但側牆斜角較大.在演奏台上懸
吊三片大的弧1(%斜向的肖反射板,增加第一次反射聲.側牆上部有四層包廂,原來是希望增
加擴散,卻相反,不僅沒有擴散效果,反而產生大量吸聲值,特別對於低頗的吸收.所以廳
內太寂靜.豐滿度不夠,但很清晰.所以效果仍然與戰前現代音樂廳相同.由於對於交響樂
作品風格與混響時間關系的研究,後期所建造的晉樂廳的混響時間日漸增長,如柏林音樂學
跪音樂廳(1954年),1360座,混響時間為1.95秒.矩形平面,樓座則向外擴張變成為長
六角形.設計中仍受戰前現代主義的影響,頂棚是弧形的,使演奏台的聲音直接反射到樓座,
廳內聲場分布不均勻,擴散不好,因此對交響樂效果不好,室內樂和獨奏效果較好.由於聲
學研究對室內聲能衰減過程中進行了微觀的分析,探討了前次反射聲對室內音質的影響,並
且又發現了側向反射的重要作用,但是混響理論仍然是基本的根據,所以聲場的擴散應是音
樂廳音質好壞的基本條件.德國斯圖加德的音樂廳(1965年〕,2000座,混響時間為1.9
妙為了獲街好的擴散聲場,克里邁爾教授提出不對稱的原則.大廳的平面很特殊,形似三
角鋼琴,演奏台處在廳內非對稱的位置上,它的左側牆是大片混凝土的凸面,保證輻射聲能,
使右側聽眾具有強的一次反射聲.為了使聽眾盡呈接近聲源.所以大盤聽眾席布置在左側,
以便使大量聽眾更接近第一提琴.廳內具有大量的擴散體,保證聲能衰減的混響過程具有好
的擴散程度.因此廳內不僅有強的反射聲能,又有良好的擴散聲能,這是該時期中突出的例
子這是在正確的聲學科學指導下,創造了完全新穎的模式.
7王見代主義(近期)
由於"學理論和實踐的發展,建築理論的反思和創新,音樂廳設計的視野更為重視科
學與藝術的結合,柏林愛樂音樂廳(1963年),2218座,混響時間為2秒,這是由"現代建
築"大師夏隆fir,署名聲學家克里邁爾教授合作設計,他們把各方的主張和成就融合在一起,
著重考慮了人的因素,探索音樂廳的空間環境與人的關聯,成功的解決了科學與藝術,內容
與形式的矛盾,創造了世界上第一個圍繞式的音樂斤,這是世界范圍內成功的作品之一:在
音樂廳的建築史和聲學史上都具有重大的意義.它是一個從平面上看來是對稱的.但是空間
上是不對稱的,實現了克里邁爾的非對稱原則.紐西蘭克賴斯特丘奇音樂廳(1972年), 2650
座,混響時間為2. 3秒.悉尼歌劇院的音樂廳(1973年),2690座,混響時間為2.0秒.
紐西蘭惠靈頓音樂廳(1976年),2500座,混響時間為2.45秒.美國丹佛音樂廳(1978
年.,2750座,混響時間為2. 0抄.舊金山大衛音樂廳(1980年),混響時間為2.2秒.
日本三得利音樂廳(1986年),2690座,混響時間為2..秒.這些音樂廳都是在柏林愛樂
音樂片之後調動和綜合發揮各種技術和藝術的手段,創造出類型各異,視聽俱佳的坐席包圍
演奏ry的A-樂廳,這種音樂廳的平面無論是鞋盒式的,還是圓形的,橢圓形的,不規則形的
等等,雖然空間形式各異,但是以演奏台為主和正面坐席所圍合的空間比例都符合古典音樂
廳的空間比例,也就是遵循著"黃金率".
縱觀蘭百餘年西方音樂廳的發展,它從矩形平面的廳室,發展到19世紀末的"鞋盒式"
的規模宏大的公共音樂廳,其模式的變化,主要是受社會的發展人們對音樂的需求,促使
容量的增多所致.但仍遵循著"黃金率"的比例.自本世紀以來,科技的發展,促便人們思維
方式發生變化,遵從科技的規律,因此,音樂廳的摸式的變化主要是從視線,舒適等要求考
慮,取消了側向淺挑台,形成了鏡框式舞台口的劇場式模式,但這模式在視覺上無論是科學
性,還是藝術性都並不高明,很快就被淘汰.本世紀初,賽賓教授創立混響時間概念,使音
樂廳的設計和建造建立在科學的基礎上,但是在二次大戰以前,由於認iR不夠全面,聲學界
著眼於聲學理論和技術的研究,而對如何構成音樂廳空間的具體措施並不注意.建築界則片
面從均勻分布第一次反射聲,對混響概念與音樂廳空間尺寸和材料的關系並不理解,兩者各
自進行設計,使聲學理論和建築藝術設計脫節,即使在構成空間的要素~一音樂廳的尺寸上
都不能相互配合,提出合乎聲學和建築科學的根據.以致大V角的扇形平面,大挑台,扁形
空間成為這一時期的主要空間模式,混響時間短,音質干澀,不豐滿,但很清晰.現代人的
生活方式和思維方式的多元化,引起作為文化形態的建築風格的多元化,並且因建築,材料
和技術的發展,更促使建築向著多元化和多樣化發展.為了適應人們對文化娛樂和審美情趣
的多元化和多樣化的要求,音樂廳的空間環境也有很大的變化,音質設計也從本世紀初的混
響理論,逐步地在實踐中探索到在混響過程中具有不同階段的特性,而進入到對室內聲能衰
減過程進行了微觀的研究,理解到早期反射聲的時序和方向的特性,以及整個衰減過程中各
種特性對主觀感覺的影響.目前更向著綜合方向發展,確認混響理論為基礎,並向微觀方向
開拓,考慮早期反射聲組成的合理性和適度的側向反射,井促使室內的聲能隨r間的增長,
在室內混響過程的早期階段就能達到擴散聲場的條件,使人們能感受到強的混響感.因此,
聲學理論和技術的發展,適應著人的思維的多元化和多樣化.促使音樂廳的模式,隨著時代
的發展,容量增多,其類型也多姿多采,風格多樣;但因聲學規律限制其對尺寸有要求,所
以音樂廳的空間必然是應充分利用自然聲源的音量,使聽眾包國潛演奏台,形成圍繞式高空
間的模式,而其所圍繞的主要空間即演奏區與它正面的聽眾席所組合的空間,應遵循"黃金
率"的比率.但是其空間特徵應是多樣的,多元的;混響時間已從古典音樂廳的1.8-2.0
秒,延長到2.0-2.2秒,並有再延長的趨勢,而容量則不大於2500座左右.

O：數理科學和化學圖書館 -> 物理學 -> 光學 -> 總論
基礎光學實驗
閱讀 下載
作者： 李允中 潘維濟 索書號：O43/33/1 SS號：10071721 出版日期：1987年11月第1版 頁數：367

O：數理科學和化學圖書館 -> 物理學 -> 光學 -> 總論
現代光學實驗
閱讀 下載
作者： 李允中 董孝義 王清月 索書號：O43/33/2 SS號：10071722 出版日期：1991年09月第1版 頁數：396

O：數理科學和化學圖書館 -> 物理學 -> 光學 -> 物理光學(波動光學)
物理光學實驗
閱讀 下載
作者： 華中理工大學 曾昭宏 董守榮 索書號：O436-33/3 SS號：10071907 出版日期：1989年10月第1版 頁數：182

O：數理科學和化學圖書館 -> 物理學 -> 光學 -> 物理光學(波動光學)
物理光學實驗
閱讀 下載
作者： [法]M·Francon 索書號：O436-33/1 SS號：10071906 出版日期：1979年12月第1版 頁數：246

O：數理科學和化學圖書館 -> 物理學 -> 光學 -> 總論
光學實驗
閱讀 下載
作者： 張毓英 邵義全 陳懷琳 讓慶瀾 索書號：O4-33/46 SS號：10099912 出版日期：1989年06月第1版 頁數：216

O：數理科學和化學圖書館 -> 物理學 -> 光學 -> 幾何光學
幾何光學實驗
閱讀 下載
作者： 楊之昌 索書號：53.73/720 SS號：10184534 出版日期：1984年01月第1版 頁數：243

O：數理科學和化學圖書館 -> 物理學 -> 光學 -> 物理光學(波動光學)
物理光學實驗
閱讀 下載
作者： 楊志文等 索書號：O432.2/Y31 SS號：10187534 出版日期：1995年08月第1版 頁數：359

O：數理科學和化學圖書館 -> 物理學 -> 光學 -> 總論
用氦氖激光器的光學實驗
閱讀 下載
作者： 北京工業大學應用物理系資料室 索書號：O43/33/1 SS號：10828562 出版日期：1983年09月 頁數：105

O：數理科學和化學圖書館 -> 物理學 -> 光學 -> 總論
現代光學實驗教程
閱讀 下載
作者： 王仕璠主編 王仕璠 劉藝 余學才編著 索書號：O43-33 SS號：11298174 出版日期：2004年08月第1版 頁數：164

Ⅱ 初中的光學實驗

1、實驗目的：探究及認識光的直線傳播
實驗方法：拿一支常見的激光光源(小孩子經常玩的，紅外線光)或手電筒，(最好在水中加入適量的牛奶，攪拌均勻)，把光射入水中，會發現在水中的光線是沿直線傳播的。
2、實驗目的：探究及認識光的反射
實驗方法：①、在臉盆中平靜的水面上看到自己的像，即平面鏡成像，根據光的反射原理。
②、把臉盆放在太陽光底下，可以在一定的角度感到很刺眼，說明太陽光反射到人眼中。
3、實驗目的：探究及認識光的折射
實驗方法：①、把水放入臉盆，發現臉盆底變淺了，說明光發生了折射。
②、把我們的手放入臉盆的水中，可以發現手「折斷」了，這是由於光的折射造成的。
以上幾條希望對你有所希望，有時間多交流!

Ⅲ 初中物理常見的實驗方法有哪些呢

物理學是由實驗和理論兩部分組成，物理學實驗是人類認識世界的一種重要活動，是進行科學研究的基礎。它不僅能夠提供豐富的感性材料,幫助學生理解物理現象和物理規律,而且能夠提供科學的思維方法,激發學習興趣和求知慾望,培養學生探索世界的能力。現將初中物理教材中的實驗方法做如下總結：

一、觀察法

是人們為了認識事物的本質和規律有目的有計劃的對所顯現的有關事物進行考察的一種方法，是收集獲取記載和描述材料的常用方法之一。

實例：水的沸騰實驗中在使用溫度計前，應該先觀察它的量程，認清它的分度值。實驗過程中要注意觀察水沸騰前和沸騰時水中氣泡上升過程的兩種情況，溫度計在沸騰前和沸騰時的示數變化；在學習聲音的產生時觀察小紙片在揚聲器中的運動狀態，觀察正在發聲的音叉插入水中激起水花，發現發出聲音的物體都在振動；還有光的反射規律；光的折射規律；凸透鏡成像特點等。

二、比較法

是確定研究對象之間的差異點和共同點的思維過程和方法，各種物理現象和過程都可以通過比較確定它們的差異點和共同點。

實例：汽車輪船火車飛機它們的發動機各不相同，但都是把燃料燃燒時釋放的內能轉化為機械能的裝置。而汽油機和柴油機雖然都是內燃機，但它們的構造、吸入的氣體、點火方式、使用范圍等方面都有不同；再如蒸發與沸騰的比較。

三、控制變數法

是指討論多個物理量的關系時通過控制其中幾個物理量不變，只改變其中一個物理量從而轉化為多個單一物理量影響某一個物理量的問題的研究方法。這種方法在實驗數據的表格上的反映為某兩次試驗只有一個條件不同，若兩次試驗結果不同則與該條件有關，否則無關。

實例：研究導體的電阻跟哪些因素有關；研究影響力的作用效果的因素；研究液體蒸發快慢的因素；研究液體內部壓強；研究動能勢能大小與哪些因素有關；研究琴弦發聲的音調與弦粗細、松緊、長短的關系；研究物體吸收的熱量與物質的種類質量溫度的變化的關系；研究電流與電壓電阻的關系；研究通電導體在磁場中受力與哪些因素有關；研究影響感應電流的方向的因素等都採用此法。

四、等效替代法

所謂等效替代法是在保證效果相同的前提下，將陌生復雜的問題變換成熟悉簡單的模型進行分析和研究的思維方法。

實例：研究串聯並聯電路關系時引入總電阻（等效電阻）的概念，在串聯電路中把幾個電阻串聯起來，相當於增加了導體的長度，所以總電阻比任何一個串聯電阻都大，把總電阻稱為串聯電路的.等效電阻。在並聯電路中把幾個電阻並聯起來，相當於增加了導體的橫截面積，所以總電阻比任何一個並聯電阻都小，把總電阻稱為並聯電路的等效電阻；在電路分析中可以把不易分析的復雜電路簡化成為較為簡單的等效電路；在研究同一直線上的二力的關系時引入合力的概念。

五、轉換法

物理學中對於一些看不見摸不著的現象或不易直接測量的物理量，通常用一些非常直觀的現象去認識或用易測量的物理量間接測量，這種研究問題的方法叫轉換法。

實例：物體發生形變或運動狀態改變可證明一些物體受到力的作用；馬德堡半球實驗可證明大氣壓的存在；霧的出現可以證明空氣中含有水蒸氣；影子的形成可以證明光沿直線傳播；月食現象可證明月亮不是光源；奧斯特實驗可證明電流周圍存在著磁場；指南針指南北可證明地磁場的存在；擴散現象可證明分子做無規則運動；鉛塊實驗可證明分子間存在著引力。

六、類比法

所謂類比就是「觸類旁通」「舉一反三」，它是根據兩個或兩類對象之間在某些方面的相同或相似而推出他們在其他方面也可能相同或相似的一種邏輯思維。從而可以幫助我們理解較復雜的實驗和較難的物理知識。

實例：電壓與水壓；電流與水流；內能與機械能；原子結構與太陽系；水波與電磁波；通信與鴿子傳遞信件；功率概念與速度概念的形成等。

七、建立模型法

是用物理模型使抽象的理論加以形象化，便於想像和思考。物理學的發展過程就是一個不斷建立物理模型和用新的物理模型代替舊的或不完善的物理模型的過程。

實例：研究肉眼觀察不到的原子結構時，建立原子核式結構模型；研究光現象時用到光線模型；研究磁現象是用到磁感線模型；力的示意圖或力的圖示是實際物體和作用力的模型；電路圖是實物電路的模型；研究發電機的原理和工作過程用掛圖及模型；研究內燃機結構和工作原理用掛圖及模型。

八、理想實驗

理想實驗是人們在思想中塑造的理想過程，是邏輯推理和理論研究的重要方法。理想實驗雖然也叫實驗，但它同所說的真實的科學實驗是有原則區別的，真實的科學實驗是一種實踐活動，而理想實驗則是一種思維的活動。

實例：研究真空是否能夠傳聲；牛頓第一定律等。

九、圖像法

圖象表示一個量隨另一個量的變化關系，很直觀。由於物理學中經常要研究一個物理量隨另一個物理量的變化情況，因此圖象在物理中有著廣泛的應用。如：在探究固體熔化時溫度的變化規律和水的沸騰情況的實驗中，就是運用圖象法來處理數據的。它形象直觀地表示了物質溫度的變化情況，學生在親歷實驗自主得出數據的基礎上，通過描點、連線繪出圖象就能准確地把握住晶體和非晶體的熔化特點、液體的沸騰特點了。

Ⅳ 中學物理基本實驗方法

物理實驗方法有哪些，初中物理常用的八種實驗方法總結。初中物理學的實驗方法有很多，其中初中物理常用的實驗方法有八種。我在這里整理了相關資料，希望能幫助到您。

中學物理基本實驗方法

圖像法：

1.用溫度時間圖像理解融化、凝固、沸騰現象。

2.電流、電壓、圖像理解歐姆定律I=U/R、電功率P=UI。

3.正比、反比函數圖象鞏固密度ρ=m/V、重力G=mg、速度v=s/t、杠桿平衡F1L1=F2L2

4.壓強p=F/S p=ρgh

浮力 F=ρ液gV排

熱量 Q=cm(t2-t1)等公式。

控制變數法：

1.研究蒸發快慢與液體溫度、液體表面積和液體上方空氣流動速度的關系。

2.研究弦樂器的音調與弦的松緊、長短和粗細的關系。

3.研究壓力的作用效果與壓力和受力面積的關系。

4.研究液體的壓強與液體密度和深度的關系。

5.研究滑動摩擦力與壓力和接觸面粗糙程度的關系。

6.研究物體的動能與質量和速度的關系。

7.研究物體的勢能與質量和高度的關系。

8.研究導體電阻的大小與導體長度材料橫截面積的關系。

9.研究導體中電流與導體兩端電壓、導體電阻的關系。

10.研究電流產生的熱量與導體中電流、電阻和通電時間的關系。

11.研究電磁鐵的磁性與線圈匝數和電流大小的關系。

轉換法：

1.利用乒乓球的彈跳將音叉的振動放大;利用輕小物體的跳動或振動來證明發聲的物體在振動。

2.用溫度計測溫度是利用內部液體熱脹冷縮改變的體積來反映溫度高低。

3.測量滑動摩擦力時轉化成測拉力的大小。

4.通過研究擴散現象認識看不見摸不著的分子運動。

5.判斷有無電流課通過觀察電路中的燈泡是否發光來確定。

6.磁場看不見、摸不著，可以通過觀察小磁針是否轉動來判斷磁場是否存在。

7.判斷電磁鐵磁性強弱時，用電磁鐵吸引的大頭針的數目來確定。

8.研究電阻與電熱的關系時，電流通過阻值不等的兩根電阻絲產生的熱量無法直接觀測或比較，可通過轉換為可看見的現象(氣體的膨脹、火柴的點燃等的不同)來推導出那個電阻放熱多。

實驗推理法：

1.研究真空中能否傳聲。

2.研究阻力對運動的影響。

3.「在自然界只存在兩種電荷」這一重要結論也是在實驗基礎上推理得出來的。

等效替代法：

1.在電路中若干個電阻可以等效為一個合適的電阻，反之亦可;如等效電路、串並聯電路的等效電阻，都利用了等效的思維方法。

2.在研究平面鏡成像實驗中用兩根完全相同的蠟燭其中一根等效另一根的像。

3.用加熱時間來替代物體吸收的熱量。

4.用自行車輪測量跑道的長度，跑道較長，無法直接測量，用滾輪法處理：輪子的周長乘以圈數即為跑道的周長。

類比歸納法：

1.研究電流時類比水流。

2.用「水壓」類比「電壓」。

3.用抽水機類比電源。

4.研究做功快慢時與運動快慢進行類比等。

5.用彈簧連接的小球類比分子間的相互作用力。

物理應該怎樣學?

一、概念——學習物理的基礎

物理概念和術語是學習物理學的基礎，只有熟練掌握才能抓住問題的實質和關鍵。學習物理概念的方法有五種：

1、分類法

對所學概念進行分類，找出它們的相同 點和不同點，初中物理學的概念可分為四小類①概念的物理量是幾個物理量的積，例如：功、熱量;②概念是幾個物理量的比值，如：速度、密度、壓強、功率、效 率;③概念反應物質的屬性，例如：密度、比熱、燃燒值、熔點、沸點、電阻率、摩擦系數等;④概念沒有定義式，只是描述性的，如力、沸點、溫度。

2、對比法

對於反映兩個互為可逆的物理量可用這種方法進行學習，例如：熔解與凝固、汽化與液化、升華與凝華、有用功與額外功。

3、比較法

對於概念中有相同字 眼的相似相關概念利用相比較學習的方法可以找出相同點和不同點，建立內在聯系。例如「重力」與「壓力」、「壓力與壓強」、「功與功率」、「功率與效率」 「虛像與實像」、「放大與變大」等。

4、歸類法

把相關聯的概念進行分組比較便於形成知識系統。例如：①力、重力、壓力、浮力、平衡力、作用力與反作用 力。②速度、效率、功率、壓強。③杠桿、支點、動力、阻力、動力臂、阻力臂、力的作用線。④熔解、液化、蒸發、沸騰、汽化、液化、升華、凝華。⑤串聯、並聯、混聯。⑥通路、短路、斷路。⑦能、機械能、功能、勢能。

5、要點法

抓住概念中關鍵字眼進行學習，例如「重力」由於地球的吸引而受到的豎直向上的力 叫重力，這個概念中「地球的吸引」「豎直向下」就是關鍵字眼，值得反復回味和理解。

二、公式——學習物理的鑰匙

每一個公式都有一定的適用范圍，不能亂用，每一個字母都有著特定含義，需要理解，例如P=F/S中「S」指兩物全接觸的公共面積，這個公式既適用於固體，也 可適用於液體和氣體，而P=ρ物gh來說適用范圍就更小，只適用規則固體物體放在水平面上產生的壓強。我們面對每一個公式不能機械記憶其等量關系，廣州中考助手物理老師建議應從以下五個方面進行擴展，這樣才能形成知識體系，提升學習物理的效率。

1、 根據公式想物理概念，對於ρ=m/V，V=S/t，P=F/S,W=F·S可以記：單位體積某物體的質量叫物質的密度。

2、根據公式記單位，記住物理量的 國際單位、常用單位、單位進率。

3、根據公式想變形公式，多進行這樣的訓練有利於擴展思維，提高分析問題的能力。

4、根據公式記影響物理量的因素，例如從 f=Fμ記影響滑動摩擦力大小因素是壓力大小和接觸面的粗糙程度，且成正比，又如通過P=F/S記影響壓強大小的因素，其實質是乘積式或比值式的物理量都 可以採用這種方法。

5.通過公式想實驗。

公式是實驗的原理所在，從公式中想所要測的物理量，從所測物理量想所需的實驗器材，再進一步想實驗過程，操作過 程中的注意事項。

三、規律——學習物理的關鍵

物理規律是人們通過長期努力從生活實踐中總結出來的重要結論，必須深入領會，加強理解，為了幫助記憶，我們通過口訣方式歸納如下：

1、彈簧秤原理：彈性限度是條件，伸長縮短很關鍵，變化包括兩方面，外力可拉也可壓。

2、慣性定律：不受外力是條件，保持勻直或靜止，平衡效果合為零，相當沒有受外力。

3、阿基米德原理：物體浸在液體中，要受浮力不密底，排開液體的重量，V排ρ液乘以g

4、功的原理：任何機械不省功，總功有用額外和，對物對功才有用，機械繩重摩擦額。

5、杠桿平衡條件：靜止不動勻轉動，力乘力臂積相等，支點受力畫力線，作出力臂是關鍵。

6、反射定律：三線共面兩角等，成像都是虛像的，物像鏡面對稱軸，鏡面凹面均適用。

7、折射規律：兩種媒質密不同，三線共面角不等，密度大中角度小，垂入射很特殊。

8、歐姆定律：同一導體同狀態，電壓電阻定電流，電阻導體本屬性，材料長短粗細溫。

9、焦耳定律：通電導體產生熱，I平電阻乘時間，電能全部轉熱，純阻兩推經常用。

10、串聯電路：串聯電流路一條，電流大小處處等。總阻總壓各部和，正比關系歸電阻。

11、並聯電路：並聯電壓處處等，幹路電流支路和。總倒等於各倒和，反比關系歸電阻。

12、安培定則：通電導體產生磁，電流方向定磁場。右手握螺旋管，四指電流拇指北。

13、滑動摩擦力：壓力粗糙成正比，滑動大於滾動的，勻速直線或靜止，根據平衡力來求。

14、大氣壓強：高度溫度和濕度，睛夏高於陰和冬，海拔高度2千內，上升12下降1。

15、物體沉浮：浮力重力相比較，也可比較物液密。物小漂浮懸浮等，物大液密必下沉。

16、決定電阻大小因素：溫度一定看材料，長度正比截面反，拉長壓縮很特殊，四倍關系要分清。

17、決定蒸發快慢的因素：蒸發吸熱要致冷，快慢因素三方面，溫度高低接觸面，空氣流動搖扇子。

18、影響沸點的因素：沸騰沸點要吸熱，沸點高低看氣壓，高山氣低沸點低，高壓鍋內溫度高。

19、晶體熔解：吸熱升溫倒熔點，熔解過程溫不變。熔點溫度物狀態，固態液態或共存。

四、儀器——學習物理學的工具

學習物理的基本方法是觀察法和實驗法。熟悉物理學中的各種儀器是進行觀察實驗的基礎。能正確使用各種儀器，就能很好地學習物理。

1、總綱：根據需要選器材，范圍零刻最小值，使用規則認真記，記錄准確加估讀。

2、刻度尺：水平放置零對齊，刻線緊貼視線垂，特殊方法四小類，積小成多曲線替。

3、彈簧稱：豎直靜止勻速讀，力的平衡替換的，調零觀察最小值，使用不能超范圍。

4、溫度計：熱漲冷縮是原理，接觸范圍不脫體，體溫特殊可脫體，使用之前要先甩。

5、天平：水平放置游碼零，刻盤指針對中塊，左放物體右法碼，游碼始終加右盤。

6、平面鏡：物像相等鏡對稱，物動像動含2倍，鍾面問題十二減，全像鏡長物一半。

7、凸透鏡：二倍焦距見大小，一倍焦距見虛正，實像物近像變大，像大必定像距大。實像倒立虛像正，物距像距反向變。

8、杠桿：勻速轉動或靜止，力和力臂積相等，支點支在支架上，調節螺母水平衡。用力最小力臂大，支點力點連線垂。

9、滑輪：輪上之力必相等，軸上之力輪2倍，省力必定費距離，輪上移距軸2倍。

10、定滑輪：固定不隨物移動，支點軸上在園心，力臂相等為半徑，省力一半不變向。

11、動滑輪：動滑支點在輪上，豎直用力省力半，效率計算要計重，不變方向費距離。

12、滑輪組：n個定動一根繩，定出2n變力方，如要2n多一股，動出多省方不變。

13、伏特表：內阻很大電流忽，並聯要測的兩端，若是串接在電路，V表有數A無數。

14、滑動變阻器：改變電路的電阻，有效部位分清楚，無效不通或短路，滑片接伏三類型。

五、聯系生活——學習物理的靈丹妙葯

物理現象與生活密切聯系，聯系身邊的生活現象，用所學的知識解決實際問題，才能變知識為能力，才能加深理解和增強記憶，如以下例子：

1、長度測量：太薄太短少積多，圓形彎屈細線法。

2、相對運動：月亮走啊我也走，巍巍青山兩岸走。

3、蒸發：涼曬衣糧吹風扇，水中不冷上岸冷。

4、液化：「白氣」不是水蒸氣，水氣液化小霧滴，霧露石油液化氣，蒸氣湯手更厲害。

5、升華凝華：燈泡變黑霜和雪，冰凍衣服直曬干，人工降雨用乾冰，下雪不冷化雪冷。

6、直線傳播：小孔成像影形成，瞄準射擊日月食。

7、平面像：鏡子潛艇潛望鏡，水中月亮鏡中花。

8、折射：筷子變彎眼受騙，叉魚河底像變淺。

9、增大摩擦：凹凸花紋灑灰渣，筷子提米要擠壓。

10、增大壓強：磨刀寬頻地基厚，履帶大象和駱駝。

六、思路——學習物理的捷徑

學習物理，要理順解題思路，歸納起來就是一看二想三畫圖，根據模式去解題，具體來說，就是要：

首先看題，尋找題設中的關鍵字眼，理解這些字眼中的特殊含義;

二想就是要想該題屬於哪個范圍的題目，涉及哪些概念、規律或計算公式：

三畫圖就是要把抽象的文字信息變成不同的物理具體圖形，最後建立解題模式。

1、下列字眼含義深刻，應該理解熟記，達到能快速提高的地步。

①勻速直線運動(靜止)：要麼不受力，要麼受平衡力，速度不變，動能不變。

②光滑水平面：不計摩擦，摩擦力為零。

③水平面上：壓力在數值上等於重力。

④照明電路(電壓等於220伏);正常工作：電壓等於額定電壓，電功率等於額定功率。

⑤導線電阻不計，電壓表內耗電流不計，電流表內耗電壓不計。

⑥沒有特殊要求，物體都是實心的。

⑦漂浮 懸浮 浸沒

2、常見解題關鍵和模式

①光學問題抓「法線」，力學題目要從受力的分析，兩力平衡入手;解電學問題要分析電路的性質(是串聯還是並聯)，弄清各個電表測量的是什麼量入手(是總壓還是 分壓，是總流還是分流)，各個電鍵的作用是什麼?控制什麼用電器(滑動變阻器有效部位是什麼?抓住這些信息分析，問題大都可以迎刃而解)。

②解物理習題的思維程序

審題→文字翻譯→記憶留痕→建立物理情景→找出隱念條件→排除干擾因素→確立解題關鍵→建立思維網路→列方程解題。

翻譯和留痕就是在審題時首先用符號來表示物理量，並標在物理量上，建立物理情景就是運用示意圖變抽象為具體。

七、技巧——學習物理的杠桿

學習物理的方法很多，綜合和分析是一般的思維方式，有時採用特殊方法進行思考，可以使問題簡單化。下面粗略介紹幾種供同學們選擇。

1、因素分析法：運用有關物理公式，列出與問題有關的和類關系式，了解不變因素，分析問題涉及的變數，作出解答，例如同一物體在同一水平面上分別以5米/秒的速度和1米/秒的速度作勻速直線運動，摩擦力的大小怎樣變化。

2、圖示法：認真審題，把題設景象通過畫圖表示出來，便如力學中受力分析示意圖，光學中的光路圖，電學中的電路圖。

3、極端法：有意擴大變數差異，擴大變化可使問題更加明顯，易辯加深對問題的討論。例如測量中的誤差。

4、整體法：把研究的幾個相關聯的對象作為一個整體考慮，可化簡為易。

5、反證法：對一些命題舉出反例給予否定。對於「一定」「肯定」等字眼特別有效。

八、發現——學習物理的最高境界

通過學習，利用所學的知識，發現教材中沒有出現但又有用的規律，使問題簡化，這是學習物理的標准之一!

例如：

A、規則固體水平放， ρgh算壓強

B、液體流動容器裝，壓力大小看形狀上重下壓形象化，上下相等叫規則

C、物體漂浮液面上，所受浮力等重力V排除以物體積，等於ρ物除ρ液

D、物體全部浸液體，V排等於物體積重力浮力比值等，物液密度的比值

E、純冰漂在液面上，化後液面看液密大於水密要上升，小於等於均不變

F、冰含雜質船拋物，關鍵看物的密度小等液密液不變，大於肯定要下降

G、規則容器放物體，增壓浮力除以底。

九、初中階段常見的常數

Ⅳ 初中物理實驗常用方法及相應的實驗列舉

一、控制變數法
在初中物理中，探究影響導體電阻大小的因素、電流跟電壓和電阻的關系、影響電熱功率大小的因素、影響電磁鐵磁性強弱的因素、影響滑動摩擦力大小的因素、決定壓力作用效果的因素等等實驗，運用了控制變數法
二、等效替代法
例如，在探究平面鏡成像規律的實驗中，用玻璃板替代了平面鏡，因兩者在成像特徵上有共同之處，容易使學生接受，而玻璃板又是透明的，能通過它觀察到玻璃板後面的蠟燭，便於研究像的特點，揭示出規律。
三、轉換法
譬如，在研究電熱與電阻關系的實驗中，電流通過阻值不等的兩根電阻絲產生的熱量無法直接觀測和比較，而我們通過轉換為讓煤油吸熱，觀察煤油溫度變化情況，從而推導出那個電阻放熱多。
四、類比法
如：在研究電壓的作用時，藉助於看得見而學生比較熟悉的「水壓形成水流」的實驗作類比，來揭示電壓是形成電流的原因。又比如在研究通電螺線管的磁場的實驗中，為准確記憶通電螺線管的北極與電流方向的關系，以緊握的右拳頭類比為螺線管，四指為線圈並指向電流的方向，則大拇指所指的一端為北極。
五、放大法

初中物理實驗中對微小量的測量常常採用「放大法」來解決。例如：①游標卡尺就是在這種思想方法下的產物。②藉助於細管中液體的移動或者連通器細管中的高度差實現「放大」。其中用溫度計、體溫計測量溫度的實驗，焦耳定律實驗等都用了「放大法」。

Ⅵ 物理實驗的常用設計方法有哪些