光纤导光物理条件和数值孔径演示与测量实验装置专题片配音文案（二）

三、实验内容与步骤

（1）在实验装置中加满自来水，调整激光器位置，使激光束通过透明导光条的端部斜射到导光条与自来水的界面上。

（2）激光器置于自动运动模式，观察导光条与自来水界面上的反射-折射→全反射过程的动态变化过程，感知光纤导光的物理条件；

（3）激光器置于自动运动模式，使绿色激光束在石英玻璃导光条中传输，红色激光束在有机玻璃导光条中传输，观察不同折射率纤芯与相同折射率包层界面全反射临界角的差异；

（4）激光器置于手动运动模式，逐渐增大激光束在导光条与自来水界面上的入射角，使红色激光束首先出现全反射，测量红色激光的全反射临界角；进一步增大入射角，测量绿色激光束出现全反射时的临界角，感受光纤数值孔径的物理意义，测量两种模拟光纤的数值孔径；

（5）根据数值孔径的测量结果，验证光纤数值孔径的计算公式             

（6）定性分析纤芯折射率与包层折射率相对大小对数值孔径影响；

（7）用绿色激光束先后全反射通过有机玻璃导光条和石英玻璃导光条，观察激光束发散程度和亮度的变化差异，分析其原因。

四、实验装置的应用效果

本实验装置的研制中，先后获得多项授权发明专利，光纤导光原理演示仪在2017年第十三届全国高校自制物理演示实验仪器展评中获得一等奖，受到了与会专家与教师的高度评价。

本实验装置及可完成实验内容的设计，从光纤的基本结构、光纤导光原理到光纤中光的传输条件与光纤数值孔径的测量，涵盖了光纤导光原理与技术的核心内容。五年来，本实验装置先后用于物理专业、信息科学与技术专业、光学工程专业本科生相关专业课程的光学测量实验和课堂演示实验，并作为全校化学、材料、生物、环境等理工科专业和中文、教育、外语等文科学生的科普实验仪器，均取得了良好的实验教学效果。同时，作为陕西师范大学科普教育基地常设科普教育展示项目，在培养学生“追根求源”的物理思想和创造性思维方面，产生了积极作用，受到了同行的充分肯定。