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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

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

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Presentation Transcript

  1. 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

  2. 成套採購 (昂貴) 普及難 進度 配合難 維修難 傳統實驗器材

  3. 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

  4. 轉動實驗 ‧旋轉椅 ‧迴轉儀

  5. 旋轉椅 ‧觀察驗證角動量守恆定律

  6. 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

  7. 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

  8. 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

  9. 旋轉椅底座側視圖

  10. 實驗室木椅 旋轉椅成品 • 原則： • 組件化 • 標準化 • 產業化

  11. 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

  12. 進動 實驗

  13. 觀測進動測量迴轉儀轉動慣量 ω Ω b

  14. 章動、垂頭(Nutation) 進動Precession (自)轉動Rotation

  15. 光電物理：‧光偵測器‧二極體雷射 光偵測器 二極體雷射

  16. 光敏電阻 組件 遮光固定管 光敏電阻(電導) photoconductor

  17. 光敏電阻校正 光敏電阻(電導) photoconductor

  18. 光敏(電導)校正 電導校正曲線： Y = 0.0140 + 0.946 X - 0.353X2 光敏電阻

  19. 二極體雷射頭

  20. 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

  21. 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

  22. 雷射光的部份偏振比例 Jmax:最大光強度 Jmin:最小光強度

  23. 光強度 J 對 電導 C Jmax 強度J 強度 Jmin Cmax Cmin 電導 C (1/kΩ)

  24. 雷射光的偏振比例 Jmax:最大光強度 Jmin:最小光強度

  25. 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

  26. 雷射量子效率計算

  27. 雷射量子效率實驗 二極體雷射 光偵測器 串聯電流計

  28. 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

  29. 雷射量子效率計算

  30. 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

  31. 幾何光學 調焦透鏡的 焦距測量

  32. 基本測量 調焦螺距測量

  33. 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

  34. 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

  35. 感謝聆聽

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