1、研究對象要貼近生活
文科生通常對實驗中的科研對象感到陌生、深奧、神秘，甚至產生距離感。 他們在實驗課上有抵觸感和恐懼感是很正常的。 本實驗提供了市場上常見的幾種“白光”電光源作為研究對象，包括白熾燈、護眼燈（熒光燈）、家用節能燈（緊湊型熒光燈）、手電筒（LED燈）和低壓燈。 水銀燈，這讓學生在實驗時對這些貼近生活的研究對象不再陌生，反而會感覺非常熟悉，自然就不會再有恐懼甚至抵觸情緒。
2、實驗內容應設計得更有趣，實驗結果更直觀。
2.1 光譜展示與研究
電光源已從傳統的白熾燈、熒光燈發展到現在的LED燈、節能燈（緊湊型熒光燈）、護眼燈等，那么，這些高科技產品有哪些特點呢？ 學習時如何選擇光源？ 他們接觸到的光源是否環保？ 這對你的健康有好處嗎？ 通過這個實驗，學生可以回答這些與生活密切相關的問題。 這不僅可以激發文科學生的學習興趣，還可以讓學生學以致用，運用這些常識，使自己在生活中受益。 僅憑肉眼，學生只能感受到光源的亮度和色調的差異。 然而，利用棱鏡和光譜儀通過折射分解復雜的光，學生可以觀察到不同光源呈現的不同顏色的光譜線——光譜。 學生在實驗中觀察到的幾種常見白光源的光譜。 實驗中看到的奇幻多彩的“彩虹”實驗現象，不僅引起了文科生的強烈學習興趣，也輕松揭開了這些高科技光源的神秘面紗。 這也形象地證實了，雖然有幾種光源發出白光，但所謂的白光實際上是復合光，是與多種顏色的可見光按一定強度和比例混合而成的。 由于發光機制不同，光譜線（或光譜帶）的顏色和條帶也有所不同。 數字也不同。 學生看到：1）白熾燈的光譜是可見光范圍內的連續光譜，有七種顏色，屬于熱釋光。 這種類型的光譜還包括陽光和燭光。 2）白光LED的光譜是離散的窄帶。 該帶只有三種基色：紅、綠、藍。 它是一種固態發光器件。 3）熒光燈、節能燈和低壓汞燈屬于氣體放電發光。 由于汞蒸氣被封裝在內部，因此光譜包含離散的譜線。 熒光燈和節能燈分別采用鹵磷酸鈣熒光粉發光，稀土三基色熒光粉發光。 后者的發光效率更高，因此更節能。 從低壓汞燈的光譜中，我們可以清楚地看到5條離散的譜線，分別是黃、綠、青、藍、紫，它們對應著汞原子的特征譜線。 通過光譜比較，學生可以體驗各種光源的異同，了解其發光機理。 有興趣的同學還可以進一步了解其他相關實驗，比如利用三基色LED燈進行顏色合成和匹配實驗。
2.2 頻閃顯示及研究
說到“頻閃”光源，學生們可能會覺得抽象、陌生，但如果用手機上的攝像頭或視頻模式，將其對準電腦顯示器、臺燈或電視屏幕進行觀察，學生就會覺得很陌生。驚訝地發現這些點亮的光源都在閃爍。 然后學生提出一系列問題：為什么光源會閃爍？ 為什么肉眼無法察覺？ 頻閃現象對生活有什么影響？ 如何利用或避免頻閃現象？ 為了深入理解頻閃的含義，特意設計了一個實驗，利用黑匣子觀察臨界閃爍頻率。 使用信號發生器驅動黑匣子中的LED燈發光。 當頻率很低時，你可以很容易地分辨出光源先亮后暗。 當頻率增加時，光源由粗閃爍變為細閃爍。 當頻率繼續增加，達到一定值時，由于人眼的視覺暫留特性，學生感受到的不再是閃爍的光，而是連續的光。 此時對應的頻率就是臨界閃爍頻率。 如果增加背景光（點亮黑匣子中的另一個LED燈），您會發現臨界閃爍頻率降低。 這是因為臨界閃爍頻率還與一些因素有關（如光源強度、背景光色強度、觀察者的身體因素等），其理論參考值為45.8Hz。 通過以上簡單的實驗，學生會了解到，普通熒光燈采用頻率為50Hz（1s內變化50次）、電壓為220V的正弦交流電作為電源，其閃爍頻率為100Hz； 他們還知道，由于視覺暫留效應，電影（24幀/秒和24塊/秒，傳輸頻率為48Hz）和電視（25幀/秒，采用隔行掃描，傳輸頻率為50Hz），其原因為什么這些閃爍的圖像看起來是連續的。
2.3 波動深度研究
文科學生尤其關心眼睛疲勞和電光源的選擇標準。 學生們常常有這樣的體會：在寬敞明亮的自習室里學習通常比在宿舍的臺燈下看書更舒服，眼睛也不那么累。 面對市場上五花八門打著高科技旗號的臺燈產品，如何判斷和選擇這些產品呢？ 事實上，最理想的光是變化極其緩慢的自然光。 對于穩定的照明光線，眼睛的瞳孔調節相對固定，調節量較小，不易對眼睛的光學系統造成損傷和視疲勞； 對于不穩定的光線，學習時需要經常調節眼睛的瞳孔，且調節量較大，容易造成眼睛光學系統損傷和視疲勞。
3、實驗儀器應操作簡單
本實驗涉及的基本實驗儀器是光譜儀和示波器。 以往，針對光譜儀設置了“光譜儀調節及棱鏡頂角測量實驗”，但學生普遍反映實驗儀器的調節枯燥、繁瑣、困難。 調整部分占用了大部分時間，稀釋了儀器使用部分的內容。 專注使得實驗內容枯燥，實驗后學生很難對儀器的使用留下深刻的印象。 針對這種情況，本實驗只需要對光譜儀進行簡單的調整，由老師在課前進行粗略調整。 上課時，學生只需調整轉盤和望遠鏡的位置即可觀察彩色光譜線。 為了使頻閃和脈動深度的觀測變得簡單，自制了一個黑匣子。 頂蓋可拉出模擬暗室，避免室內光源干擾。 側面設有窗戶文科物理實驗論文，可以讓學生直接體驗波動的影響。 黑匣子內部主要包括2個LED光源和光信號檢測元件硅光伏電池。 2個LED燈，分別由外部直流電源和交流電源驅動，該裝置可用于模擬頻閃和波動深度。 只有幾個旋鈕可供學生調節。 這些簡化的實驗操作，讓文科學生更容易上手，增加學生的成就感和實驗熱情，讓學生的注意力集中在實驗觀察和結果分析上。
4、高科技手段輔助展示實驗結果
為了讓學生了解科學前沿，進一步增強實驗的科學性，我們演示了科研中使用便攜式微光纖光譜儀測量的上述光源光譜。 由于光譜儀采用分光元件作為光柵，波長也經過了線性校準，譜線測量范圍較寬，可以更準確地反映光譜特性。 因此，學生可以進一步看到紫外和紅外區域的光譜。
5.深入淺出地分析、理解和延伸實驗結果
通過光譜實驗，增強了學生的環保意識，學生在日常生活中應注意避免隨意丟棄含汞燈泡； 同學們也提高了自我保護的科學意識文科物理實驗論文，要盡量多接觸陽光，避免長時間在缺失譜線的光源下學習，遠離紫外線照射。 這種“光污染”拉近了學生與高科技產品的距離，也了解了一些生活中的科技術語，如“紅外線理療”、“紫外線殺菌”等，啟發學生思考一些貼近生活的小實驗。 例如：如果沒有棱鏡，可以用電腦光盤對光進行分光，得到光源的光譜； 當水滴滴在電腦顯示器（或手機屏幕、電視屏幕）上時，可以看到紅、綠、藍三基色。 由此，我們可以認識到白光是復合光的事實。 通過頻閃實驗，啟發學生思考為什么高速行駛的輪子有時看起來不旋轉或反轉； 如果他們搖動鉛筆，他們在陽光下和熒光燈下看到的“鬼”有什么不同？ 通過深度波動的研究，學生可以了解人眼疲勞的根源，培養個人用眼衛生，保護視力。
六，結論
本實驗內容豐富有趣，實驗儀器簡單易操作，實驗結果具體直觀。 已在文科本科生中試點教學一學期，取得了滿意的效果，使文科學生了解了所謂光源發出白光的原理。 以及各種光源的發光特性； 在學習和生活中學會判斷和利用不同光源，避免光污染； 糾正學生長期以來的一些誤解：如認為光源越白越亮，光源就越好。 白色光源與太陽光相同。 光源光譜連續、缺失譜線對身體無害等； 并在實驗中掌握了光譜儀、示波器等基本實驗儀器的使用，提高了動手能力。 從不同高科技產品光源的判斷和選擇到個人用眼衛生的培養； 從增強環保意識到遠離光環境污染，這些知識的學習對學生來說都是大有裨益的。 該實驗可為相關大學文科課程物理實驗教學提供參考。
作者：林珊、李俊清、趙海發 單位：哈爾濱工業大學物理系
