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國立臺灣師範大學 99 學年度 「補助教學精進創新與專業社群」 成果報告. 物理實驗教學新器材與教材研發 轉動力學 光電物理. 成套採購 ( 昂貴 ). 普及 難. 進度 配合 難. 維修 難. 傳統實驗器材. 產 業元件或零件 ( 價格低廉、取得容易 ). 教學 普及. 配合 進度. 維修 容易. 新器材與教材研發. 原則: 組件化 標準化 產業化. 轉動實驗. ‧ 旋轉椅 ‧ 迴轉儀. 旋轉椅. ‧ 觀察 驗證 角動量守恆定律. 伸收手臂→改變轉動慣量. ‧ 觀察 驗證 角動量守恆定律. 角速率 大.
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國立臺灣師範大學99學年度「補助教學精進創新與專業社群」成果報告 物理實驗教學新器材與教材研發 • 轉動力學 • 光電物理
成套採購 (昂貴) 普及難 進度 配合難 維修難 傳統實驗器材
產業元件或零件 (價格低廉、取得容易) 教學 普及 配合 進度 維修 容易 新器材與教材研發 • 原則: • 組件化 • 標準化 • 產業化
轉動實驗 ‧旋轉椅 ‧迴轉儀
旋轉椅 ‧觀察驗證角動量守恆定律
伸收手臂→改變轉動慣量 ‧觀察驗證角動量守恆定律 角速率大 角速率小 角速率小
翻轉迴轉儀→改變局部角動量 ‧觀察驗證角動量守恆定律 翻轉前 翻轉後 翻轉
旋轉椅構造 • 基座為10吋鐵輪 • 購自太原路 2.自製輪軸 3.自製木盒
實驗室木椅 旋轉椅成品 • 原則: • 組件化 • 標準化 • 產業化
迴轉儀 輪椅的輪子 改裝伸縮 可調軸心 • 符合: • 組件化 • 標準化 • 產業化
進動 實驗
觀測進動測量迴轉儀轉動慣量 ω Ω b
章動、垂頭(Nutation) 進動Precession (自)轉動Rotation
光電物理:‧光偵測器‧二極體雷射 光偵測器 二極體雷射
光敏電阻 組件 遮光固定管 光敏電阻(電導) photoconductor
光敏電阻校正 光敏電阻(電導) photoconductor
光敏(電導)校正 電導校正曲線: Y = 0.0140 + 0.946 X - 0.353X2 光敏電阻
二極體雷射組件 5V標準電源 二極體雷射3V 保護電阻 可變電阻
雷射光為部分偏振 Jmax:最大電場 (光強度) Jmin:最小 光強度 部分偏振 自然光 均勻偏振 線偏振
雷射光的部份偏振比例 Jmax:最大光強度 Jmin:最小光強度
光強度 J 對 電導 C Jmax 強度J 強度 Jmin Cmax Cmin 電導 C (1/kΩ)
雷射光的偏振比例 Jmax:最大光強度 Jmin:最小光強度
雷射量子效率: 每一個電子產生一個光子的機率 n型半導體導帶邊 p型半導體價帶邊
雷射量子效率實驗 二極體雷射 光偵測器 串聯電流計
光導體電導C 對 雷射電流I 光強度↓光功率↓光子數量 雷射電流→電子數量
波動光學實驗(干涉,繞射…) 光柵 元件 二極體雷射 觀測屏幕 或偵測器
幾何光學 調焦透鏡的 焦距測量
基本測量 調焦螺距測量
原則:組件化、標準化、產業化例:霍爾磁場感測阻件原則:組件化、標準化、產業化例:霍爾磁場感測阻件 霍爾磁場感測IC 5V、12V 標準電源 輸出端 接電表
總結 依據: 組件化、標準化、產業化 原則 完成: • 轉動力學 • 光電物理 教學新器材與教材研發