电磁学

巴克豪森效应

原理：

巴克豪森效应产生的原因是铁磁材料在加磁场磁化过程中，磁畴发生突然长大的现象。具体来说，铁磁材料在未磁化状态下，其内部存在许多小的磁畴，当铁磁材料受到外部磁场的作用时，磁畴会发生排列，使得磁矩方向与外部磁场方向趋于一致。

在铁磁材料加磁场磁化的过程中，随着磁场的增强，磁畴会逐渐长大。磁畴的长大过程是不可逆的，即磁畴不会因为磁场的减小而回到原来的状态。在磁畴长大的过程中，磁畴的取向和排列方式会发生突然的改变，导致磁化曲线出现剧烈的变化。

现象：

共有三个金属片，分别是坡莫合金、铜片、铝片，其中只有坡莫合金具有磁性可以被磁铁吸附

铁磁材料：在磁铁分别靠近装有这三个材料的装置时，只有坡莫合金会发出“沙沙”的声音，而另两个不会。

不可逆：而对于坡莫合金，在磁铁连续靠近两次装置时，第一次发出“沙沙”声，第二次不发出。

铜管式楞次定律演示

磁铁周围有磁场，进入金属管中后，金属管中的某些横截面就有了磁通量，在磁铁下落的过程中，磁铁下方金属管的横截面的磁通量要增加，磁铁上面的金属管的截面中的磁通量会减小，上下横截面中的磁通量只要发生变化，就会产生感应电流，这些感应电流的磁场总是阻碍永久磁铁的磁场的变化，即都会阻碍磁铁的运动。用楞次定律判断的结果是：“来拒去留”。

磁铁的下落速度越快，金属管对其阻力越大，最后当金属管中的磁场对磁铁的阻力等于磁铁的重力时，磁铁不能再加速，此后在金属管内做匀速直线运动。

铝管楞次定律演示

现象与铜管式楞次定律演示一致，但是因为铜的电导率比铝更高，电阻率也更低，因此铜管中产生的涡电流会更强，相应地，产生的反向磁场也会更强，磁铁的减速效果会更显著。

自感系数和\(\mu\)的关系

高磁导率材料（铁）能极大地增强螺线管的磁场，进而增加自感系数

低磁导率材料（铝，铜）则几乎不影响或仅微弱影响自感系数

在电路稳定之后，向螺线管中插入高磁导率材料，螺线管的自感系数增加，此时电感器（螺线管）会产生一个反向电动势，试图抵抗电流的变化，这会导致电流暂时出现下降，灯泡的亮度也会暂时减弱。

如果插入的是非磁性金属（如铜或铝），由于这些材料的磁导率较低，它们对自感系数的影响较小。插入后，螺线管的自感变化不大，因此电流的变化也会相对较小，灯泡的亮度变化也不显著。

振动与波

音叉演示拍现象

  1. 选择两个完全相同的音叉

  2. 将两音叉平行放置，两个共鸣箱箱口朝向观众。稍微移动音叉A臂上的金属套，使两个音叉解谐。敲击音叉A并敲击音叉B，可听到忽强忽弱的嗡嗡声，这种强弱变化的声音就是拍。强弱变化的频率叫做拍频。若用手握住一音叉使其停止振动，则听不到声音的强弱变化，而只听到另一音叉所发出的匀强声响。

  3. 再略微移动金属套的位置，使得两音叉的固有频率相差略大，则敲击两个音叉后听到的拍频亦增高，由缓慢深沉的拍音变为拍频较高的清晰的颤音。

  4. 当二音叉频率相差较大时，则无明显的拍音，可见拍是两振动频率相差不太大时合成的结果。

金属套的影响：

  1. 质量影响：添加金属套后，音叉的质量增加，物体的质量和弹性决定了其振动的频率，质量越大，振动频率通常会越低。

  2. 位置影响：

    • 如果金属套靠近音叉的支点（音叉的底部），它对音叉的频率影响较大，因为它会显著改变音叉的整体振动模式，增加的质量会减少音叉的自然频率。
    • 如果金属套靠近音叉的自由端（音叉的尖端），影响则较小。因为音叉的自由端是振动最剧烈的地方，金属套的质量对这个部分的振动影响相对较小。

激光垂直振动合成

  1. 开启激光电源，激光束经两相互垂直的平面镜反射后投射到投影屏上
  2. 分别轻轻拨动两相互垂直振动的振动条，在投影屏上可观察到不同方向的振动
  3. 同时拨动两相互垂直振动的振动条，在投影屏上可观察到合振动的运动轨迹

当两个激光源的频率相差很小时，它们的干涉会形成周期性的强度变化模式，这种变化是由于两束激光的相位差随时间变化所引起的。具体地：直线\(\to\)椭圆（左旋）\(\to\)正椭圆\(\to\)椭圆（右旋）\(\to\)直线

光显示为断续而不是连续：

两个振动源的频率差导致的拍频效应，会引起光的振幅周期性地增强和减弱。当光强达到最低点时，实验中观察到的光可能会暂时消失或变暗，而在光强达到最大值时，光又恢复正常。

弦驻波

准备了一根长且绷紧的弦、一个电子频率计和一个振动源。首先，我们用钳子夹住一端的弦并将其固定，然后调整另一端的张力，使弦保持绷紧状态。接下来，我们将电子频率计连接到振动源，以便能够准确地测量频率。

将振动源的频率调整到一个较低的值，然后慢慢增加频率，直到产生明显的高频振动。当振动源频率达到一定值时，我们可以观察到弦上形成了第一个驻波。驻波由节点和腹部组成，我们可以清楚地看到弦上产生了一系列等间距的节点和腹部。 # 光学

方解石的双折射

晶体的双折射现象

小鸭子

光的偏振

显色偏振的基本原理：

  1. 偏振光： 偏振光是指光波的振动方向仅限于某一平面内的光。自然光是由多个方向的光波组成的，而通过偏振片或特定的光学材料，光的某些方向被过滤掉，剩下的光波就是偏振光。
  2. 干涉效应： 在某些薄膜（如金属氧化物、光学薄膜等）上，偏振光入射到表面时，会发生反射和折射。光在这些材料中传播时，会发生干涉现象。当不同的光波在传播过程中相位差异适当时，反射光的强度会发生变化，形成明暗交替的效果，从而产生颜色。
  3. 色彩形成： 由于偏振光的干涉效应，反射回来的光在通过材料的不同厚度或不同折射率时，会产生不同的相位差。这种相位差导致了某些波长（即颜色）的光波增强，而另一些波长的光波则被削弱。最终，这种增强和削弱的效果会组合在一起，形成一种特定的颜色。
  4. 材料特性： 不同的材料、不同的表面处理（例如金属表面的氧化层或塑料薄膜）会产生不同的颜色变化，因为它们的折射率、膜厚度和表面结构等都会影响到光波的干涉效应。