【光学】Algodoo中光的基本实验和利用
algodoo吧
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吧务
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滑稽🍺 楼主
众所周知,光是我们不能离开的。如果傲娇的你认为你可以离开光,那请你关掉你面前的电子设备,别再往下看下去,继续看是需要光的。言归正传。在Algodoo之中,有一个镭射笔工具(下称“激光笔”),这是Algodoo中可以用来做实验的唯一一种光源。在这里将讲Algodoo中用激光笔做一些基本实验,还有一些激光笔的妙用。如果有疑问,可以直接在评论中提出。如果有什么你想补充的,也可以一起盖楼。
2020年01月15日 10点01分 1
吧务
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滑稽🍺 楼主
在几何光学中,光是沿直线传播的。在初中物理所学的光学中光的概念就是这个。在Algodoo中点击镭射笔工具,在空中或者物体上点击一下,就会出来激光笔。激光笔画出来以后,我们不难看出光沿着直线传播。
2020年01月15日 10点01分 2
吧务
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滑稽🍺 楼主
在初中讲光的反射时有两种情况。一种是镜面反射,另一种是漫反射。■镜面反射是指若反射面比较光滑,当平行入射的光线射到这个反射面时,仍会平行地向一个方向反射出来。■漫反射,是投射在粗糙表面上的光向各个方向反射的现象。当一束平行的入射光线射到粗糙的表面时,表面会把光线向着四面八方反射,所以入射线虽然互相平行,由于各点的法线方向不一致,造成反射光线向不同的方向无规则地反射。
用Algodoo可以模拟出来。两组平行光,一组照射矩形物块(左),另一组照射表面被不规则切割的物块(右)。从中我们能看出镜面反射与漫反射的差别。
2020年01月15日 11点01分 3
吧务
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滑稽🍺 楼主
现在讲讲平面镜成像。平面镜中的像是由光的反射光线的延长线的交点形成的,所以平面镜中的像是虚像。虚像与物体等大,距离相等。像和物体的大小相等。所以像和物体对镜面来说是对称的。根据平面镜成像的特点,像和物的大小,总是相等的。无论物体与平面镜的距离如何变化,它在平面镜中所成的像的大小始终不变,与物体的大小总一样。我在图中也做了一些标注。用Algodoo可以做出来平面镜成像的示意。
2020年01月16日 10点01分 4
人眼画的还是很形象吧[滑稽]
2020年01月16日 12点01分
凹透镜的虚像就这么画的[疑问]
2020年02月19日 02点02分
凹透镜的虚像是怎么画的[疑问]
2020年02月19日 02点02分
虚像也是做的一个矩形,跟实物是一样的,只不过这个虚像我在 外观 中调了透明度
2020年02月19日 10点02分
吧务
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滑稽🍺 楼主
关于光的折射我将以高中所学内容为参考,内容稍微多一些。先从最直观的开始。光的折射现象表现为光从一种介质进入另一种介质时传播方向发生改变。
在Algodoo中,可以将一个物体的材质改为玻璃,这样光线就能进入了。也可以将一个物体转变为液体。然后用激光笔从合适的角度去照射,就能发现光线的方向发生了改变,这就是折射现象。
2020年01月16日 12点01分 5
吧务
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滑稽🍺 楼主
光的折射现象也是有规律可循的。并不是随随便便偏折一下就可以了。这我们就要知道光的折射定律。折射光线与入射光线、法线处在同一平面内,折射光线与入射光线分别位于法线的两侧;入射角的正弦与折射角的正弦成正比。表达式为sinθ/sinΦ=n(θ为入射角,Φ为折射角,n是比例常数)。
通过Algodoo制作出来了示意图,更加直观。
2020年01月17日 10点01分 6
吧务
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滑稽🍺 楼主
现在讲一讲折射率。折射率的定义是:光从真空射入某种介质发生折射时,入射角的正弦与折射角的正弦之比。定义式就是楼上的n=sinθ/sinΦ。计算公式是n=c/v,c是在真空中光的传播速度,约为3×10^8m/s,v是在此介质中光的传播速度。因为c>v,所以任何介质的折射率都大于1。对两种介质来说,若n1>n2,则折射率为n1的介质称为光密介质,折射率为n2的介质称为光疏介质。我们用激光的光路可以测定一种介质的折射率,共有3种方法,分别是计算法、图像法和单位圆法。计算法就是多测几组入射角、折射角,查出对应正弦值,两值相比,并求平均值即可。图像法类似,以折射角正弦为x轴,入射角正弦为y轴,将各组数据标在这个坐标系里。将各个点连成直线,直线斜率等于折射率。单位圆法更精妙,不用查三角函数值,只测长度就可以做到。我们用Algodoo中试一试单位圆法。
这两张图演示的是单位圆法。以入射点为圆心,以一定的半径画圆。测一下入射光线与圆的交点到法线的距离d1、折射光线与圆的交点到法线的距离d2,d1/d2的值就是折射率n。如图,从参数栏中可以看到,我设定的这个介质(玻璃)的折射率为1.50。经测量和计算,0.126÷0.084=1.50,正好,0.178÷0.119≈1.4958,很接近了。用这种方法不用量角和查三角函数值,方便快捷。
2020年01月18日 12点01分 7
这尺寸是怎么量的?
2020年02月19日 02点02分
长度 做一个矩形,右键 外观 勾选标尺 ,就可以生成刻度。 角度 做一个圆形,右键 外观 勾选量角器 ,就可以生成角度刻线。
2020年02月19日 10点02分
2020年02月20日 02点02分
@滑稽🍺 我的标尺可以显示数值,量角器怎么不显示数值?
2020年02月20日 08点02分
吧务
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滑稽🍺 楼主
在上述的折射实验中,如果入射角度选择的不合适,光线就不从玻璃中射出,只会在玻璃中反射。这个现象叫做全反射。全反射的定义是,光从光密介质入射到光疏介质的分界面上时,当入射角增大到某一角度时,折射光线消失,只剩下反射光线的现象。发生全反射需要有两个条件,一个是光从光密介质射向光疏介质。另一个是入射角大于或等于临界角。临界角是折射角等于90°时的入射角。若光从光密介质射向真空或空气时,发生全反射的临界角为C,则sinC=1/n。
用Algodoo来做实验。已知这个玻璃的折射率为1.5,经过计算、查表得出临界角C大约是41.8°,从这个动态图中,注意激光笔旁显示的角度数值,可以看到出现的现象符合理论值。
2020年01月19日 09点01分 8
吧务
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滑稽🍺 楼主
这里用Algodoo演示的就是光导纤维(即“光纤”,一般用于通信)和全反射棱镜对于全反射的应用。
2020年01月19日 10点01分 9
吧务
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滑稽🍺 楼主
其实全反射棱镜还可以这样用
2020年01月21日 03点01分 10
吧务
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滑稽🍺 楼主
看!彩虹!彩虹是气象中的一种光学现象,当太阳光照射到空中的水滴,光线被折射及反射,在天空上形成拱形的七彩光谱,发生了光的色散。含有多种颜色的光被分解为单色光的现象叫做光的色散。白色光是一种复合光,白光通过三棱镜会分解为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种单色光。
通过Algodoo的模拟,将一束白光照射三棱镜,就会发现发生了光的色散现象。而一束红光却没有出现这种情况。
2020年01月21日 04点01分 11
吧务
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滑稽🍺 楼主
一束白光被三棱镜分为七色光,这不同颜色的光向不同方向出射,说明不同颜色的光有不同的折射率,即不同波长的光折射率不同。同一单色光在不同介质中传播,频率不变而波长不同。以λ表示光在真空中的波长,n表示该介质的折射率,则光在介质中的波长为λ',有λ'=λ/n。
用Algodoo模拟一下,不难发现不同颜色的光向不同方向出射的情况。
2020年01月26日 05点01分 12
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激光的碰撞作用层就意味着Algodoo的“光纤”确实能拿来传递信息[滑稽]
这个折射率调的一团糟的东西只是试验,我总觉得已经有人用不同碰撞作用层的物体或者激光笔编程了……
2020年02月01日 07点02分 14
确实Algodoo中激光的作用很多。好好利用一下应该可以造出一些不错的东西出来(可惜我不是,我只会用激光演示一下光纤的样子)。本楼未完待续,希望继续跟进,一起建楼[滑稽]
2020年02月02日 00点02分
你也建个楼分享一下你的作品呀
2020年02月02日 00点02分
@滑稽🍺 我卡在“被激光照射”的脚本上了。到现在为止我做的说到底只是刷球脚本的各种魔改,更多有意思的东西连思路都没。
2020年02月04日 09点02分
对,我也是一样。就是变着花样产生球来表现各种效果。然后就是 被激光照射消失的脚本也在用,这个用处也很多。
2020年02月07日 04点02分
吧务
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滑稽🍺 楼主
对Algodoo有一定了解的人应该都知道,在Algodoo当中,尺寸过小的物件很容易出现Bug,也就很难模拟出需要小尺寸物件的实验。像光的双缝干涉、光的衍射、光的偏振等光现象都需要在很小的一个尺寸上操作才能做到。所以,在Algodoo当中,我们无法做到光的双缝干涉、光的衍射、光的偏振等需要较小尺寸,较高精度操作的实验。
2020年02月12日 13点02分 15
光的双缝干涉和光的衍射实验可以找个球体当光子,毕竟光有波粒二象性
2020年04月01日 11点04分
@Alone℃M 不可以哦,干涉衍射是波动性的体现。
2020年04月01日 11点04分
@Alone℃M 光电效应[滑稽]
2020年04月01日 11点04分
光电效应体现的是粒子性
2020年04月01日 11点04分
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