近代物理实验报告 指导教师：得分： 实验时间：2009 年11 月23 日，第十三周，周一，第5-8 节 实验者：班级材料0705 学号200767025 姓名童凌炜 同组者：班级材料0705 学号200767007 姓名车宏龙 实验地点：综合楼503 实验条件：室内温度℃，相对湿度%，室内气压 实验题目：微波光学实验 实验仪器：（注明规格和型号） 微波分光仪，反射用金属板，玻璃板，单缝衍射板 实验目的： 1.了解微波分光仪的结构,学会调整并进行试验. 2.验证反射规律 3.利用迈克尔孙干涉仪方法测量微波的波长 4.测量并验证单缝衍射的规律 5.利用模拟晶体考察微波的布拉格衍射并测量晶格数 实验原理简述： 1.反射实验 电磁波在传播过程中如果遇到反射板,必定要发生反射.本实验室以一块金属板作为反射板,来研究当电磁波以某一入射角投射到此金属板上时所遵循的反射规律。 2.迈克尔孙干涉实验 在平面波前进的方向上放置一块45°的半透半反射版,在此板的作 用下,将入射波分成两束,一束向A传播,另一束向B传播.由于A,B 两板的全反射作用,两束波将再次回到半透半反板并达到接收装置 处,于是接收装置收到两束频率和振动方向相同而相位不同的相干 波,若两束波相位差为2π的整数倍,则干涉加强;若相位差为π的奇 数倍,则干涉减弱。 3.单缝衍射实验 如图,在狭缝后面出现的颜射波强度并不均匀,中央最强,同时也最 宽,在中央的两侧颜射波强度迅速减小,直至出现颜射波强度的最小 值,即一级极小值,此时衍射角为φ=arcsin(λ/a).然后随着衍射角的增
大衍射波强度也逐渐增大,直至出现一级衍射极大值,此时衍射角为 Φ=arcsin(3/2*λ/a ),随着衍射角度的不断增大会出现第二级衍射极小值,第二级衍射极大值,以此类推。 4. 微波布拉格衍射实验 当X 射线投射到晶体时,将发生晶体表面平面点阵散射和晶体内部平面点阵的散射,散射线相互干涉产生衍射条纹,对于同一层散射线,当满足散射线与晶面见尖叫等于掠射角θ时,在这个方向上的散射线,其光程差为0,于是相干结果产生极大,对于不同层散射线,当他们的光程差等于波长的整数倍时,则在这个方向上的散射线相互加强形成极大,设相邻晶面间距为d,则由他们散射出来的X 射线之间的光程差为CD+BD=2dsin θ,当满足 2dsin θ=K λ,K=1,2,3…时,就产生干涉极大.这就是布拉格公式,其中θ称为掠射角,λ为X 射线波长.利用此公式,可在d 已测时,测定晶面间距;也可在d 已知时,测量波长λ,由公式还可知,只有在 <2d 时,才会产生极大衍射 实验步骤简述： 1. 反射实验 1.1 将微波分光仪发射臂调在主分度盘180°位置,接收臂调为0°位置. 1.2 开启三厘米固态信号发射器电源,这时微安表上将有指示,调节衰减器使微安表指示满刻度. 1.3 将金属板放在分度小平台上,小分度盘调至0°位置,此时金属板法线应与发射臂在同一直线上, 1.4 转动分度小平台,每转动一个角度后,再转动接收臂,使接收臂和发射臂处于金属板的同义词,并使接收指示最大,记下此时接收臂的角度. 1.5 由此,确定反射角,验证反射定律,实验中入射角在允许范围内任取8个数值,测量微波的反射角并记录. 2. 迈克尔孙干涉实验 2.1 将发射臂和接收臂分别置于90°位置,玻璃反射板置于分度小平台上并调在45°位置,将两块金属板分别作为可动反射镜和固定反射镜. 2.2两金属板法线分别在与发射臂接收臂一致,实验时,将可动金属板B 移动到导轨左端,从这里开始使金属板缓慢向右移动,依次记录微安表出现的的极大值时金属板在标尺上的位置. 2.3 若金属板移动距离为L,极大值出现的次数为n+1则,L )2 ( λn ,λ=2L/n 这便是微波的波长,再令金属板反向移动,重复上面操作,最后求出两次所得微波波长的平均值. 3. 单缝衍射实验 3.1 预先调整好单缝衍射板的宽度(70mm),该板固定在支座上,并一起放到分度小平台上,单缝衍射板要和发射喇叭保持垂直, 3.2 然后从衍射角0°开始,在单缝的两侧使衍射角每改变1°,读一次表头读数,并记录.
晶体光学-必备知识点 以上是吉林大学鸽子楼老师多年课件总结经典内容。 第一章晶体光学基础 晶体光学涉及某些重要的物理光学原理和结晶矿物学基础知识，本章要求学生重点掌握光的偏振现象、折射及折射率、光在晶体中的传播特性、晶体中的双折射现象、光率体和光性方位。其中重点是晶体中的双折射现象和光率体的构成；难点是光性方位。 一、光的基本性质及有关术语 ·光具有“波粒”两相性。晶体光学主要利用的是光的波动理论。 ·光波是一种横波。光的传播方向与振动方向互相垂直。晶体中许多光学现象与此有关。·可见光：电磁波谱中波长范围390—770nm的一个区段，由波长不同的七色光组成。 ·自然光：在垂直光波传播方向的断面内，光波作任意方向的振动，且振幅相等。 ·偏振光：在垂直光波传播方向的断面内，光波只在某一固定方向上振动。自然光转化为偏振光的过程称偏振化。 ·折射定律：Sin i（入射角）/ Sin a（折射角）= V i（入射速度）/ V a（折射速度）=N i-a N i-a为介质a对介质i的相对折射律。当介质i为真空时，N i-a称介质的(绝对)折射律，以N表示。N是介质微观特征的宏观反映，是物质的固有属性之一，因此它是鉴定矿物的重要光学常数之一。 ·全反射临界角和全反射：当光波从光密介质入射到光疏介质时，入射角i总是小于折射角a ，当a = 90 °时，i =φ，此时入射角φ称为全反射临界角。当入射角i> φ时，折射光波不再进入折射介质而全部返回到入射介质，这种能量的突变称为全反射。 二、光在晶体中的传播 根据光在物质中的传播特点，可以把自然界的物质分为光性均质体和光性非均质体。性均质体：指光学性质各方向相同的晶体。包括等轴晶系的矿物和非晶质物质。 ·光波在均质体中的传播特点：光的传播速度不因光的振动方向不同而发生改变（各向同性），联系折射定律可知，均质体的折射率只有一个。 ·光性非均质体：光性非均质体的光学性质因方向不同而改变（各向异性）。包括中级晶族(一轴晶)和低级晶族(二轴晶)的矿物。 ·光波在非均质体中的传播特点：光的传播速度因光波在晶体中的振动方向不同而发生改变。因而非均质体的折射率也因光波在晶体中的振动方向不同而改变。 ·有关术语介绍：双折射、双折射率、光轴、一轴晶矿物、二轴晶矿物。 （1）双折射：光波射入非均质体，除特殊方向外，将分解成振动方向互相垂直，传播速度不同，折射率不等的两种偏光，这种现象称为双折射。（2）双折射率：两种偏光的折射率值之差称为双折射率。许多晶体光学现象与此有关。 （3）光轴：光波沿非均质体的特殊方向入射时，不发生双折射，这种特殊的方向称为光轴。 中级晶族具有一个这样的特殊方向，称为一轴晶矿物；低级晶族具有两个这样的特殊方向，称为二轴晶矿物。 三、光率体
实 验 报 告 学生姓名： 学 号： 指导教师： 实验地点： 实验时间： 一、实验室名称：偏振光实验室 二、实验项目名称：偏振光实验 三、实验学时： 四、实验原理： 光波的振动方向与光波的传播方向垂直。自然光的振动在垂直与其传播方向的平面内，取所有可能的方向；某一方向振动占优势的光叫部分偏振光；只在某一个固定方向振动的光线叫线偏振光或平面偏振光。将非偏振光（如自然光）变成线偏振光的方法称为起偏，用以起偏的装置或元件叫起偏器。 （一）线偏振光的产生 1．非金属表面的反射和折射 光线斜射向非金属的光滑平面（如水、木头、玻璃等）时，反射光和折射光都会产生偏振现象，偏振的程度取决于光的入射角及反射物质的性质。当入射角是某一数值而反射光为线偏振光时，该入射角叫起偏角。起偏角的数值α与反射物质的折射率n 的关系是： n =αtan （1） 称为布如斯特定律，如图1所示。根据此式，可以简单地利用玻璃起偏，也可以用于测定物质的折射率。从空气入射到介质，一般起偏角在53度到58度之间。 非金属表面发射的线偏振光的振动方向总是垂直于入射面的；透射光是部分偏振光；使用多层玻璃组合成的玻璃堆，能得到很好的透射线偏振光，振动方向平行于入射面的。 图 1 图 2 2．偏振片 分子型号的偏振片是利用聚乙烯醇塑胶膜制成，它具有梳状长链形结构的分子，这些分子平行地排列在同一方向上。这种胶膜只允许垂直于分子排列方向的光振动通过，因而产生
线偏振光，如图2所示。分子型偏振片的有效起偏范围几乎可达到180度，用它可得到较宽的偏振光束，是常用的起偏元件。 图 3 鉴别光的偏振状态叫检偏，用作检偏的仪器叫或元件叫检偏器。偏振片也可作检偏器使用。自然光、部分偏振光和线偏振光通过偏振片时，在垂直光线传播方向的平面内旋转偏振片时，可观察到不同的现象，如图3所示，图中(α)表示旋转P ，光强不变，为自然光；（b ）表示旋转P ，无全暗位置，但光强变化，为部分偏振光；（c ）表示旋转P ，可找到全暗位置，为线偏振光。 （二）圆偏振光和椭圆偏振光的产生 线偏振光垂直入射晶片，如果光轴平行于晶片的表面，会产生比较特殊的双折射现象。这时，非常光e 和寻常光o 的传播方向是一致的，但速度不同，因而从晶片出射时会产生相位差 d n n e )(200 -= λπ δ （2） 式中0λ表示单色光在真空中的波长，o n 和e n 分别为晶体中o 光和e 光的折射率，d 为晶片厚度。 1．如果晶片的厚度使产生的相位差1 (21)2 k δπ=+，k =0，1，2，…，这样的晶片称为1/4波片，其最小厚度为0 min 4() o e d n n λ= -。线偏振光通过1/4波片后，透射光一般是椭 圆偏振光；当α=π/4时，则为圆偏振光；当0=α或π/2时，椭圆偏振光退化为线偏振光。由此可知，1/4波片可将线偏振光变成椭圆偏振光或圆偏振光；反之，它也可将椭圆偏振光或圆偏振光变成线偏振光。 2．如果晶片的厚度使产生的相差πδ)12(+=k ，k =0，1，2，…，这样的晶片称为半波片，其最小厚度为0 min 2() o e d n n λ= -。如果入射线偏振光的振动面与半波片光轴的交角为 α，则通过半波片后的光仍为线偏振光，但其振动面相对于入射光的振动面转过α2角。 3． 如果晶片的厚度使产生的相差2k δπ=，k =1，2，3，…，这样的晶片称为全波片， 其最小厚度为0 min o e d n n λ= -。从该波片透射的光为线偏振光。
晶体光学实验指导书 赖健清编 （地质工程专业A方向适用） 中南大学地球科学与信息物理学院
录 实验一偏光显微镜的调节和校正；解理的观察 (1) 一.目的要求 (1) 二.实验内容 (1) 实验二突起等级和多色性的观察 (3) 一.目的要求 (3) 二.实验内容 (3) 实验一、二报告内容： (3) 实验三干涉色级序特征的观察，矿片上光率体椭圆半径方向及名称的测定 (4) 一．目的要求 (4) 二．实验内容 (4) 实验四干涉色级序及双折率的测定和双晶的观察 (5) 一．目的要求 (5) 二．实验内容 (5) 实验三、四实验报告内容 (5) 实验五一轴晶干涉图、二轴晶干涉图 (6) 一．目的要求 (6) 二．锥光镜下观察的操作程序 (6) 三．实验内容 (6) 实验六斜长石的牌码测定 (6) 一、目的要求 (6) 二、实验内容 (6) 实验五报告内容 (9) 实验六斜长石牌号的测定 (9) 实验七主要造岩矿物的光性鉴定(一) (10) 一．目的要求 (10) 二．实验内容 (10) 实验八主要造岩矿物的光性鉴定(二) (10) 一、目的要求 (10) 二、实验内容 (10) 实验七、八主要造岩矿物的光性鉴定 (10) 附：常见透明矿物光学性质（一） (12) 常见透明矿物光学性质（二） (13)
偏光显微镜的调节和校正；解理的观察 一.目的要求 1．了解偏光显微镜的主要构造，装置，使用和保养方法。 2．学会偏光显微镜的一般调节和校正。 3．认识解理等级，测定解理夹角。 二.实验内容 1．打开光源 为了延长光源灯泡寿命，打开光源及关闭光源之前，务必确认光源强度调至 ．．．．．． 最小 ．．．．．．．．．．．。临时离开不必关闭光源开关，只需将光源．．。永远不要把光源强度开至最大 强度调至最小。 2．偏光显微镜的调节与校正 1）调节照明 2）调节焦距 必须记住：通过下降物台来对焦 ．．．．．．．．．。 3）校正中心 4）下偏光镜振动方向的确定和校正 在单偏光镜下，找一具极完全解理的黑云母（12号薄片），置于视域中心。转动物台，黑云母颜色最深时，黑云母解理缝方向为下偏光镜振动方向。 如黑云母颜色最深时，解理缝方向与十字丝横丝不平行，表明横丝未与下偏光镜振动方向一致。转动物台，使黑云母解理缝平行横丝，然后转动下偏光镜，直至黑云母颜色最深。此时，十字丝横丝与下偏光振动方向一致。
光学设计性实验报告（一步彩虹全息） 姓名： 学号： 学院：物理学院
一步彩虹全息 摘要彩虹全息是用激光记录全息图, 是用白光再现单色或彩色像的一种全息技术。彩虹全息术的关键之处是在成像光路( 即记录光路) 中加入一狭缝, 这样在干板上也会留下狭缝的像。本文研究了一步彩虹全息图的记录和再现景象的基本原理、一步彩虹全息图与普通全息图的区别和联系、一步彩虹全息的实验光路图，探讨了拍摄一步彩虹全息图的技术要求和注意事项，指出了一步彩虹全息图的制作要点, 得出了影响拍摄效果的佳狭缝宽度、最佳狭缝位置及曝光时间对彩虹全息图再现像的影响。 关键词：一步彩虹全息；狭缝；再现 1 光学实验必须要严密，尽可能地减少实验所产生的误差； 2 实验仪器 防震全息台激光器分束镜成像透镜狭缝干板架光学元件架若干干板备件盒洗像设备一套线绳辅助棒扩束镜2个反射镜2个 3 实验原理 3.1 像面全息图 像面全息图的拍摄是用成像系统使物体成像在全息底板上，在引入一束与之相干的参考光束，即成像面全息图，它可用白光再现。再现象点的位置随波长而变化，其变化量取决于物体到全息平面的距离。 像面全息图的像（或物）位于全息图平面上，再现像也位于全息图上，只是看起来颜色有变化。因此在白光照射下，会因观察角度不同呈现的颜色亦不同。 3.2 彩虹全息的本质 彩虹全息的本质是要在观察者与物体的再现象之间形成一狭缝像，使观察者通过狭缝像来看物体的像，以实现白光再现单色像。若观察者的眼睛在狭缝像附近沿垂直于狭缝的方向移动,将看到颜色按波长顺序变化的再现像。若观察者的眼睛位于狭缝像后方适当位置, 由于狭缝对视场的限制, 通过某一波长所对应的狭缝只能看到再现像的某一条带, 其色彩与该波长对应, 并且狭缝像在空间是连
1.①单偏光镜的装置有何特点②如何确定下偏光镜的振动方向③单偏光镜下可观察和测定透明矿物的哪些光学性质参考答案：①单偏光镜就是只使用下偏光镜（起偏镜）来观察、测定矿片的晶体光学性质。 P33；②当黑云母解理与下偏光镜的振动方向平行时对黑云母吸收性最强，此时呈现深棕色，当解理与起偏振镜的振动方向垂直时，黑云母吸收性微弱，此时晶体呈现淡黄色，因此可通过观察黑云母不同颜色下的解理缝方向确定下偏光镜振动方向；③单偏光镜下观察和测定矿物晶体的光学性质包括矿物的外表特征（如形态、解理）、与矿物对光波选择吸收有关的光学性质（如颜色、多色性、吸收性）以及与矿物折射率值大小有关的光学性质（如边缘、贝克线、糙面、突起、色散效应）等。 P34 2.试描述下列矿物的形态、解理组数及其完善程度。 橄榄石 黑云母 角闪石 辉石矿物的形态P34 解理组数 完善程度P36 橄榄石他形1组不完全解理黑云母半自形1组极完全解理角闪石自形2组完全解理辉石半自形1组完全解理 3.解理缝的可见度与哪些因素有关参考答案：矿片中解理缝的宽度、清楚程度，除与矿物本身的解理性质有关外，还与切面方向有密切联系。P35-P36 4.辉石和长石都具有两组完全解理。在岩石薄片中，为什么辉石具解理缝的切面多于长石且解理缝很清楚而长石的解理缝却不易找到参考答案：辉石类和长石类矿物都具有两组完全解理，由于辉石类的解理缝可见临界角大于长石类矿物，在岩石薄片中辉石类矿物见到解理缝的颗粒比较多，而长石类矿物见到解理缝的颗粒比较少。P36 5.角闪石具有两组完全解理（夹角为56°或124°）。在岩石薄片中，为什么有的切面上可以见到两个方向的解理缝，有的切面只能见到一个方向的解理缝，而有的切面上却见不到解理缝呢测量解理夹角应在什么切面上进行参考答案：同一矿物不同方向切面上解理缝的可见性、清晰
教学目的 1、观察单缝衍射现象，加深对衍射理论的理解； 2、学会使用衍射光强实验系统，并能用其测定单缝衍射的光强分布； 3、形成实事求是的科学态度和严谨、细致的工作作风。 重点：SGS-3型衍射光强实验系统的调整和使用 难点：1）激光光线与光电仪接收管共轴调节；2）光传感器增益度的正确调整 讲授、讨论、实验演示相结合 3学时 一、实验简介 光的衍射现象是光的波动性的一种表现。衍射现象的存在，深刻说明了光子的运动 是受测不准关系制约的。因此研究光的衍射，不仅有助于加深对光的本性的理解，也是 近代光学技术（如光谱分析，晶体分析，全息分析，光学信息处理等）的实验基础。 衍射导致光强在空间的重新分布，利用光电传感元件探测光强的相对变化，是近 代技术中常用的光强测量方法之一。 二、实验目的 1、学会SGS-3型衍射光强实验系统的调整和使用方法； 2、观察单缝衍射现象，研究其光强分布，加深对衍射理论的理解； 3、学会用光电元件测量单缝衍射的相对光强分布，掌握其分布规律； 4、学会用衍射法测量狭缝的宽度。 三、实验原理 1、单缝衍射的光强分布 当光在传播过程中经过障碍物时，如不透明物体的边缘、小孔、细线、狭缝等， 一部分光会传播到几何阴影中去，产生衍射现象。如果障碍物的尺寸与波长相近，那么 这样的衍射现象就比较容易观察到。 单缝衍射[single-slit diffraction]有两种：一种是菲涅耳衍射[Fresnel diffraction]，单 缝距离光源和接收屏[receiving screen]均为有限远[near field]，或者说入射波和衍 射波都 是球面波；另一种是夫琅禾费衍射[Fraunhofer diffraction]，单缝距离光源和接收屏 均为
几何光学综合实验公司内部档案编码：[OPPTR-OPPT28-OPPTL98-OPPNN08]
几何光学综合实验实验报告 一、实验目的与实验仪器 实验目的： 1、了解透镜的成像规律。 2、学习调节光学系统共轴。 3、掌握利用焦距仪测量薄透镜焦距的方法。 实验仪器： JGX-1型几何光学实验装置，含光源、平面镜、透镜、目镜、测微目镜、透镜架、节点架、通用底座、物屏、像屏、微尺、毫米尺、标尺、幻灯片等。 二、实验原理 1）贝塞尔法测凸透镜焦距：贝塞尔发是一种通过两次成像能够比较精确地测定凸透镜焦距的方法，物屏和像屏距离为l（l>4f），凸透镜在 O1、O2两个位置分别在像屏上成放大和缩小的像，成放大的像时，有 1/u+1/v=1/f,成缩小的像时，有1/（u+d）+1/(v-d)=1/f,又由于u+v=l,可得f=(l2-d2)/4l。 2）自准法测凸透镜焦距：物体AB置于凸透镜L焦平面上，物体各点发出的光线经透镜折射后成为平行光束（包括不同方向的平行光），有平面镜M反射回去仍为平行光束，镜头经汇聚必成一个倒立放大的实像
A’B’于原焦平面上，能比较迅速直接测得焦距的数值。子准发也是光学仪器调节中常用的重要方法。 3）物距-像距法测凹透镜焦距：将凹透镜与凸透镜组成透镜组，用凸透镜L1使物AB成缩小到里的实像A’B’，然后将待测凹透镜L2置于凸透镜L1与像A’B’之间，如果O’B’<|f2|（凹透镜焦距），则通过L1的光束经过L2折射后，仍能成一实像A’’B’’。对凹透镜来 讲,A’B’为虚物，物距u=O’B’,像距v=O’B’’,代入成像公式可计算出凹透镜焦距。 三、实验步骤 1.光学元件共轴等高的调节 （1）粗调将光源透镜物屏像屏靠近，调节高度使其中心线处于一条直线上。 （2）细调主要依靠仪器和光学成像规律来鉴别和调节。可以利用多次成像的方法，即只有当物的中心位于光轴上时，多次成像的中心才会重合。 2.透镜焦距的测定 1）自准法测薄透镜焦距 （1）按光源、物屏、透镜、平面镜从左到右摆放仪器，调至共轴。 （2）靠紧尺子移动L直至物屏上获得镂空图案倒立实像。 （3）调平面镜与凸透镜，使像最清晰且与物等大，充满同一圆面积。
实验十：光栅衍射 一、实验目的 1．观察光线通过光栅后的衍射光谱。 2．学会用光栅衍射测定光波波长的方法。 3．学会用光栅衍射原理测定光栅常数。 4．进一步熟悉分光计的调整和使用方法。 二、实验仪器 分光计 光栅 钠光灯 平面反射镜 三、实验原理 光栅是有大量的等间隔、等宽度的狭缝平行放置组成的一种光学元件。设狭缝宽度（透光部分）为a ，不透光部分为b ，则a b +为光栅常数。 设单色光垂直照射到光栅上，光透过各个狭缝后，向各个方向发生衍射，衍射光经过透镜后会聚后相互干涉，在焦平面上形成一系列的被相当宽的暗区分开的明亮条纹。 衍射光线与光栅平面的夹角称为衍射角。设衍射角为θ的一束衍射光经透镜会聚到观察屏的点。在P 点出现明条纹还是暗条纹决定于这束衍射光的光程差。 由于光栅是等宽、等间距，任意两个相邻缝的衍射光的光程差是相等的，两个相邻狭缝的衍射光的光程差为()sin a b θ+，如果光程差为波长的整数倍，在P 点就出现明条纹，即 ()sin a b k θλ+=± (0,1,2,)k = 这就是光栅方程。 从上式可知，只要测出某一级的衍射角，就可计算出波长。 四、实验步骤 1、调整分光计。 使望远镜、平行光管和载物台都处于水平状态， 平行光管发出平行光。 2、安置光栅 将光栅放在载物台上，让钠光垂直照射到光栅上 。 可以看到一条明亮而且很细的零级光谱，左右转动望远 镜观察第一、二级衍射条纹。 3．测定光栅衍射的第一、二级衍射条纹的衍射角θ，并记录。 五、数据记录 （）
'111[()θθθ=-（右边读数）+'11()θθ-（右边读数）]/4 '222[()θθθ=-（右边读数）+'22()θθ-（右边读数）]/4 六、数据处理 将上表中的1θ、2θ分别代入光栅方程()sin a b k θλ+=计算出6个波长，（1 300 a b mm += ） 1λ= 2λ= 3λ= 4λ= 5λ= 6λ= 计算平均波长：λ= 绝对误差：λ?= （取平均波长与6个波长的差中的最大者） 相对误差：100%E λλ λ ?= ?= 结果表示：()nm λλλ=±?= nm 。 七、思考题
本科实验报告 课程名称：姓名：系：专业：学号：指导教师： 物理光学实验郭天翱 光电信息工程学系信息工程（光电系） 3100101228 蒋凌颖 2012年1 月7日 实验报告 实验名称：夫琅和弗衍射光强分布记录实验类型：_________ 课程名称：__物理光学实验_指导老师：_蒋凌颖__成绩： 一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得 一、实验目的和要求 1．掌握单缝和多缝的夫琅和费衍射光路的布置和光强分布特点。 2．掌握一种测量单缝宽度的方法。 3．了解光强分布自动记录的方法。 二、实验内容 一束单色平面光波垂直入射到单狭缝平面上，在其后透镜焦平面上得到单狭缝的夫琅禾费衍射花样，其光强分布为： i?i0( 装 式中 sin? ? ) 2 （1） 订 ?? 线 ??sin?? （2） ?为单缝宽度，?为入射光波长，?为考察点相应的衍射角。i0为衍射场中心点（??0处）的光强。如图一所示。 由（1）式可见，随着?的增大，i有一系列极大值和极小值。极小值条件 asin??n?(n?1,n?2) （3） 是： 如果测得某一级极值的位置，即可求得单缝的宽度。 如果将上述单缝换成若干宽度相等，等距平行排列的单缝组合——多缝，则透镜焦面上得到的多缝夫琅禾费衍射花样，其光强分布： n? sin?2 )2 i?i0()( ?
2 （4） sin 式中 ?? sin??2???dsin? ? ?? （5） ?为单缝宽度，d为相邻单缝间的间距，n为被照明的单缝数，?为考察点相应的衍射角；i0为衍射中心点（??0处）的光强。 n? )2 (sin?2() 2称?为单缝衍射因子，为多缝干涉因子。前者决定了衍射花 sin （干涉）极大的条件是dsin??m?(m?0,?1,?2......)。 dsin??(m? m )?(m?0,?1,?2......;m?1,2,.......,n?1)n 样主极大的相对强度，后者决定了主极大的位置。 （干涉）极小的条件是 当某一考虑点的衍射角满足干涉主极大条件而同时又满足单缝衍射极小值条件，该点的光强度实际为0/，主极大并不出现，称该机主极大缺级。显然当d/??m/n为整数时，相应的m 级主极大为缺级。 不难理解，在每个相邻干涉主极大之间有n-1个干涉极小；两个相邻干涉极小之间有一个干涉次级大，而两个相邻干涉主级之间共有n-2个次级大。 三、主要仪器设备 激光器、扩束镜、准直镜、衍射屏、会聚镜、光电接收扫描器、自动平衡记录仪。 四、操作方法和实验步骤 1．调整实验系统 （1）按上图所示安排系统。 （2）开启激光器电源，调整光学元件等高同轴，光斑均匀，亮度合适。（3）选择衍射板中的任一图形，使产生衍射花样，在白屏上清晰显示。 （4）将ccd的输出视频电缆接入电脑主机视频输出端，将白屏更换为焦距为100mm的透镜。 （5）调整透镜位置，使衍射光强能完全进入ccd。 （6）开启电脑电源，点击“光强分布测定仪分析系统”便进入本软件的主界面，进入系统的主界面后，点击“视频卡”下的“连接视频卡”项，打开一个实时采集窗口，调整透镜与ccd的距离，使电脑显示屏能清晰显示衍射图样，并调整起偏/检偏器件组，使光强达到适当的强度，将采集的图像保存为bmp、jpg两种格式的图片。 2．测量单缝夫琅和费衍射的光强分布（1）选定一条单狭缝作为衍射元件（2）运用光强分布智能分析软件在屏幕上显示衍射图像，并绘制出光强分布曲线。 （3）对实验曲线进行测量，计算狭缝的宽度。 3．观察衍射图样 将衍射板上的图形一次移入光路，观察光强分布的水平、垂直坐标图或三维图形。
《晶体光学及光性矿物学》复习提纲 第一章晶体光学基础 1．光具有波粒二象性。 2．光是一种横波，光的传播方向与振动方向互相垂直。 3．可见光：电磁波谱中波长范围390—770nm的一个区段。 4．折射定律： Sin i（入射角）/ Sin a（折射角）= Vi（入射速度）/ Va（折射速度）= N i-a 5．全反射临界角和全反射: 当光波从光密介质入射到光疏介质时，入射角i 总是小于折射角a ，当a = 90 °时，i = f，此时入射角f 称为全反射临界角。 当入射角i> f时，折射光波不再进入折射介质而全部返回到入射介质，这种能量的突变称为全反射。 6．自然光：在垂直光波传播方向的断面内，光波作任意方向的振动，且振幅相等。 7．偏振光：在垂直光波传播方向的断面内，光波只在某一固定方向上振动。 自然光转化为偏振光的过程称偏振化。 8．光性均质体：指光学性质各方向相同的晶体。包括等轴晶系的矿物和非晶质物质。光波在均质体中的传播特点：光的传播速度不因光的振动方向不同而发生改变（各向同性），由折射定律可知，均质体的折射率只有一个。9．光性非均质体：光性非均质体的光学性质因方向不同而改变（各向异性）。 包括中级晶族(一轴晶)和低级晶族(二轴晶)的矿物光波在非均质体中的传播
特点：光的传播速度因光波在晶体中的振动方向不同而发生改变。因而非均质体的折射率也因光波在晶体中的振动方向不同而改变。 10．双折射：光波射入非均质体，除特殊方向外，将分解成振动方向互相垂直，传播速度不同，折射率不等的两种偏光，这种现象称为双折射。 11．双折射率：两种偏光的折射率值之差称为双折射率。许多晶体光学现象与此有关。 12．光轴：光波沿非均质体的特殊方向入射时，不发生双折射，这种特殊的方向称为光轴。 13．中级晶族具有一个这样的特殊方向，称为一轴晶矿物；低级晶族具有两个这样的特殊方向，称为二轴晶矿物。 14．光率体：是表示光波在晶体中传播时，折射率值随光波振动方向变化的一种立体几何图形或一种光性指示体。其作法是设想自晶体中心起，沿光波振动方向按比例截取相应的折射率值，再把各个线段的端点连接起来便构成了光率体。 15．均质体光率体：其传播速度不因振动方向不同而发生改变，即折射率值各方向相等。 均质体光率体是一个球体，球体的半径代表该晶体的折射率。 16．一轴晶光率体（中级晶族晶体的光率体）：一轴晶光率体是一个以C轴为旋转轴的旋转椭球体。 17．一轴晶光率体形状（以C轴为旋转轴的旋转椭球体）：主折射率（Ne、No），主折射率（Ne、No） 18．一轴晶光率体的光性正负：
立式光学仪实验报告 篇一：光学实验报告 建筑物理 ——光学实验报告实验一：材料的光反射比、透射比测量实验二：采光系数测量 实验三：室内照明实测实验小组成员：指导老师：日期：XX年12月3日星期二实验一、材料的光反射比和光透射比测量 一、实验目的与要求室内表面的反射性能和采光口中窗玻璃的透光性能都会直接或间接的影响室内光环境的好坏，因此，在试验现场采光实测时，有必要对室内各表面材料的光反射比，采光口中透光 材料的过透射比进行实测。通过实验，了解材料的光学性质，对光反射比、透射比有一巨象的数值概念，掌握测量方法和注意事项。 二、实验原理和试验方法 （一）、光反射比的实验原理、测量内容和测量方法光反射比测量方法分为直接测量方法和间接测量法，直接测量法是指用样板比较和光反 射比仪直接得出光反射比；间接法是通过被测表面的照度和亮度得出漫反射面的光反射比。 下面是间接测量法。
1. 实验原理 （1）用照度计测量：根据光反射比的定义：光反射比p是投射到某一材料表面反射出来的光通量与被该光源的光通量的比值，即： p=φp/φ 因为测量时将使用同一照度计，其受光面积相等，且，所以对于定向反射的表面，我们 可以用上述代入式，整理后得：p=ep/e 对于均匀扩散材料也可以近似的用上述式。可知只要测出材料表面入射光照度e和材料反射光照度ep，即可计算出其反射比。（2） 用照度计和亮度计测量 用照度计和亮度计分别测量被测表面的照度e和亮度l 后按下式计算 p=πl/e 式中：l---被测表面的亮度，cd/m2； e—被测表面的照度，lx 。 2.测量内容要求测量室内桌面、墙面、墙裙、黑板、地面的光反射比。每种材料面随机取3个点测量3次，然后取其平均值。 3.测量方法 ①将照度计电源（power）开关拨至“on”，检查电池，如果仪器显示窗出现“batt”字 样，则需要换电池；
偏振 光的 研究 班级：物理实验班21 学号：2120909006 姓名：黄忠政 光的偏振现象是波动光学的一种重要现象，它的发现证实了光是横波，即光的振动垂直于它的传播方向。光的偏振性质在光学计量、光弹技术、薄膜技术等领域有着重要的应用。 一．实验目的： 1.了解产生和检验偏振光的原理和方法； 2.了解各种偏振片和波片的作用。 二．实验装置； 计算机，格兰陵镜，1/2、1/4波片，调节支架，光电接 系统，激光器。 三．实验原理： 1.偏振光的概念和基本规律
（1）偏振光的种类 光波是一种电磁波，根据电磁学理论，光波的矢量E、磁矢量H 和光的传播方向三者相互垂直，所以光是横波。通常人们用电矢量E 代表光的振动方向，而电矢量E和光的传播方向所构成的平面称为光波的振动面。 普通光源发出的光是由大量原子或分子的自发辐射所产生的，它们所发射的光的电矢量在各个方向振动的几率相同，称为自然光。电矢量的振动方向始终沿某一确定方向的光，称为线偏振光或平面偏振光。若电矢量在各个方向都振动，但在某个固定方向占绝对优势，这种光称为部分偏振光，电矢量的末端在垂直于光传播方向的任一平面内做椭圆（或圆）运动的光，称为椭圆（或圆）偏振光。各种偏振光的电矢量E如图1所示，注意光的传播方向垂直于纸面。 （2）偏振光、波片和偏振光的产生
通常的光源都是自然光，研究光的偏振性质，必须采用一些物理方法将自然光变成偏振光，这一转变过程称为起偏，获得线偏振光的器件称为起偏器。线偏振光可用人造偏振片获得，如：某些有机化合物晶体具有二向色性，用这些材料制成的偏振片，能吸收某一方向振动的光，与此方向垂直振动的光则能通过，从而产生线偏振光；还可以利用光的反射和折射起偏的平行玻璃片堆；利用晶体的双折射特性起偏的尼科尔棱镜等。 椭圆偏振光、圆偏振光可用波片来产生，将双折射晶体割成光轴与表面平行的晶片，就制成波片了。当波长为λ线偏振光垂直入射到厚度为d波片时，线偏振光在此波片中分成o光和e光， 二者的电矢量E分别垂直于和平行于光轴，它们的传播方向相同，但在波片中的传播速度v0、v e却不同。如图2所示。因此折射率n0=c/v0、n e=c/v e是不同的，于是，通过波片后，o光和e光的相位差ΔΦ和光程差δ分别为Δφ=2Π（n0-n e）/λ,δ=(n0-n e)d能产生光程差为λ
光学综合实验报告 班级： 姓名： 学号： 日期： 序号实验项目课时实验仪器（台套数）房间指导教师 1 焦距测量 （分别在焦距仪和光学平台上测 量）4 焦距仪（3-4）、 光学平台及配件（1-2） 西北付辉、樊宏 2 典型成像系统的组建和分析 （在光学平台上搭建显微镜、望远 镜、投影仪） 4 光学平台及配件（1-2）东南付辉、樊宏 3 典型成像系统的使用 （使用商用典型成像系统）4 显微镜（3）、望远镜（3）、 水准仪（2） 东南付辉、樊宏 4 分光计的使用 （含调整、测量角度和声速）4 分光计（3-4）、超声光栅 （2） 东南付辉、樊宏 5 棱镜耦合法测波导参数 4 棱镜波导实验仪（2）西南郎贤礼、李建全 6 半导体激光器的光学特性测试 4 半导体激光器实验仪（2）西南郎贤礼、李建全 7 电光调制 4 电光调制仪（2）西南郎贤礼、李建全 8 法拉第效应测试 4 法拉第效应测试仪（2）东北郎贤礼、李建全 9 声光调制 4 声光调制仪（2）西南郎贤礼、李建全
目录 1、焦距测量--------------------------------------4 2、典型成像系统的组建和分析----------------------7 3、典型成像系统的使用----------------------------10 4、分光计的使用----------------------------------10 5、棱镜耦合法测波导参数--------------------------14 6、半导体激光器的光学特性测试--------------------22 7、电光调制--------------------------------------29 8、法拉第效应测试--------------------------------38 9、声光调制--------------------------------------46 10、干涉、衍射和频谱分析--------------------------47 11、迈克尔逊干涉仪--------------------------------58 12、氦氖激光器综合实验----------------------------63
建筑物理 ——光学实验报告 实验一：材料的光反射比、透射比测量 实验二：采光系数测量 实验三：室内照明实测 实验小组成员： 指导老师： 日期：2013年12月3日星期二
实验一、材料的光反射比和光透射比测量 一、实验目的与要求 室内表面的反射性能和采光口中窗玻璃的透光性能都会直接或间接的影响室内光环境的好坏，因此，在试验现场采光实测时，有必要对室内各表面材料的光反射比，采光口中透光材料的过透射比进行实测。 通过实验，了解材料的光学性质，对光反射比、透射比有一巨象的数值概念，掌握测量方法和注意事项。 二、实验原理和试验方法 （一）、光反射比的实验原理、测量内容和测量方法 光反射比测量方法分为直接测量方法和间接测量法，直接测量法是指用样板比较和光反射比仪直接得出光反射比；间接法是通过被测表面的照度和亮度得出漫反射面的光反射比。下面是间接测量法。 1.实验原理 （1）用照度计测量： 根据光反射比的定义：光反射比P是投射到某一材料表面反射出来的光通量与被该光源的光通量的比值，即： P=φP/φ 因为测量时将使用同一照度计，其受光面积相等，且，所以对于定向反射的表面，我们可以用上述代入式，整理后得： P=E P/E 对于均匀扩散材料也可以近似的用上述式。 可知只要测出材料表面入射光照度E和材料反射光照度Ep，即可计算出其反射比。 （2）用照度计和亮度计测量 用照度计和亮度计分别测量被测表面的照度E和亮度L后按下式计算 P=πL/E 式中：L---被测表面的亮度，cd/m2； E—被测表面的照度，lx 。 2.测量内容 要求测量室内桌面、墙面、墙裙、黑板、地面的光反射比。每种材料面随机取3个点测量3次，然后取其平均值。 3.测量方法 ①将照度计电源（POWER）开关拨至“ON”，检查电池，如果仪器显示窗出现“BATT”字样，则需要换电池； ②将光接收器盖取下，将其光敏表面放在待测处，再将量程（RANGE）开关拨至适当位置，例如，拨在×1挡，测量的仪器显示值乘以量程因子即为测量结果。另有一种自动量程照度计，数字显示中的小数点随照度的大小不同而自动移位，只需将所显示的数字乘以量程因子即为测量结果（单位：lx）。有的照度计为自动量程，直接读取照度计数字即为测量结果。 ③在稳定光源下，将光接收器背面紧贴被测表面，测其入射照度E；然后将光接收器感光面对准被测表面的同一位置，逐渐平移光接收器平行离开测点，照度值逐渐增大并趋于稳定（约300mm左右），读取反射照度值Ep，即可计算出光反射比ρ；
（各位师弟师妹们，本文档仅供参考，请勿照抄，否则后果自负） 【实验现象记录及分析】 1.调节仪器： 调节物镜，直至旋转载物台时玻片上的黑点对应于十字中心基本不变，这时说明载物台中心与物镜中心重合。但是由于实验仪器本身的问题，实验过程中很难调节到黑点位置完全不变。虽然这种情况会影响到观察锥光现象这一实验步骤时的实验现象，但因为不影响实验现象的本质，并且观测样品面积比较大，相对影响不大，故可忽略光路稍微不重合的影响因素。 2.调节偏光镜正交：即将上偏光镜调到0°，下偏光镜调节到90°。可以观察到目镜内视野全暗。 a.将A4样品置于载物台上，通过目镜观察：视野变为黄绿色。顺时针转动后出现四明四暗（四次全消光现象）现象，说明为各向异性介质。 暗点为：130.9°、219.5°、310.3°、40.5°。可知各暗点之间的间距约为90°。 （对于明点，由于用肉眼很难判断视野达到最亮的位置，故无法记录明点的精确位置。考虑到两个暗点的中点即为明点位置，故只需观察暗点位置即可。） b. 将C样品置于载物台上，通过目镜观察：视野依然全暗。转动载物台，视野保持全暗。说明C样品为各向同性介质。 c. 将B样品置于载物台上，通过目镜观察：视野变为黄色光。顺时针转动后出现四明四暗（四次全消光现象）现象，说明为各向异性介质。 暗点为：130.9°、219.5°、310.3°、40.5°。可知各暗点之间的间距约为90°。 以上现象的理论基础是：A4样品和B样品为各向异性介质，因此光线在通过起偏镜后的偏振光在样品中分成o光和e光，并且在检偏镜的分量可以透过检偏镜并产生干涉。 合成光强为 I =A2sin22αsin2d(n e?n o) λ π 当а=0,π 2 ,π,….时，I=0.视野全暗。 当а=π 4,3π 4 ,5π 4 ,….时，I最大，视野全亮。 因此会出现四明四暗和干涉色的现象。 C样品为各向同性介质，因此通过起偏镜的偏振光没有改变偏振方向，依然与检偏镜方向垂直，故视野依然全暗。
晶体光学-必备知识点 以上是大学鸽子楼老师多年课件总结经典容。 第一章晶体光学基础 晶体光学涉及某些重要的物理光学原理和结晶矿物学基础知识，本章要求学生重点掌握光的偏振现象、折射及折射率、光在晶体中的传播特性、晶体中的双折射现象、光率体和光性位。其中重点是晶体中的双折射现象和光率体的构成；难点是光性位。 一、光的基本性质及有关术语 ·光具有“波粒”两相性。晶体光学主要利用的是光的波动理论。 ·光波是一种横波。光的传播向与振动向互相垂直。晶体中多光学现象与此有关。 ·可见光：电磁波谱中波长围390—770nm的一个区段，由波长不同的七色光组成。 ·自然光：在垂直光波传播向的断面，光波作任意向的振动，且振幅相等。 ·偏振光：在垂直光波传播向的断面，光波只在某一固定向上振动。自然光转化为偏振光的过程称偏振化。 ·折射定律：Sin i（入射角）/ Sin a（折射角）= V i（入射速度）/ V a（折射速度）=N i-a N i-a为介质a对介质i的相对折射律。当介质i为真空时，N i-a称介质的(绝对)折射 律，以N表示。N是介质微观特征的宏观反映，是物质的固有属性之一，因此它是鉴定矿物的重要光学常数之一。 ·全反射临界角和全反射：当光波从光密介质入射到光疏介质时，入射角i总是小于折射角 a ，当a = 90 °时，i =φ，此时入射角φ称为全反射临界角。当入射角i>φ时， 折射光波不再进入折射介质而全部返回到入射介质，这种能量的突变称为全反射。 二、光在晶体中的传播 根据光在物质中的传播特点，可以把自然界的物质分为光性均质体和光性非均质体。性均质体：指光学性质各向相同的晶体。包括等轴晶系的矿物和非晶质物质。 ·光波在均质体中的传播特点：光的传播速度不因光的振动向不同而发生改变（各向同性），联系折射定律可知，均质体的折射率只有一个。 ·光性非均质体：光性非均质体的光学性质因向不同而改变（各向异性）。包括中级晶族(一轴晶)和低级晶族(二轴晶)的矿物。 ·光波在非均质体中的传播特点：光的传播速度因光波在晶体中的振动向不同而发生改变。因而非均质体的折射率也因光波在晶体中的振动向不同而改变。 ·有关术语介绍：双折射、双折射率、光轴、一轴晶矿物、二轴晶矿物。 （1）双折射：光波射入非均质体，除特殊向外，将分解成振动向互相垂直，传播速度不同，折射率不等的两种偏光，这种现象称为双折射。（2）双折射率：两种偏光的折射率值之差称为双折射率。多晶体光学现象与此有关。 （3）光轴：光波沿非均质体的特殊向入射时，不发生双折射，这种特殊的向称为光轴。 中级晶族具有一个这样的特殊向，称为一轴晶矿物；低级晶族具有两个这样的特殊向，
1.①单偏光镜的装置有何特点？②如何确定下偏光镜的振动方向？③单偏光镜下可观察和测定透明矿物的哪些光学性质？参考答案：①单偏光镜就是只使用下偏光镜（起偏镜）来观察、测定矿片的晶体光学性质。 P33；②当黑云母解理与下偏光镜的振动方向平行时对黑云母吸收性最强，此时呈现深棕色，当解理与起偏振镜的振动方向垂直时，黑云母吸收性微弱，此时晶体呈现淡黄色，因此可通过观察黑云母不同颜色下的解理缝方向确定下偏光镜振动方向；③单偏光镜下观察和测定矿物晶体的光学性质包括矿物的外表特征（如形态、解理）、与矿物对光波选择吸收有关的光学性质（如颜色、多色性、吸收性）以及与矿物折射率值大小有关的光学性质（如边缘、贝克线、糙面、突起、色散效应）等。 P34 2.试描述下列矿物的形态、解理组数及其完善程度。 橄榄石 黑云母 角闪石 辉石矿物的形态P34 解理组数 完善程度P36 橄榄石他形1组不完全解理黑云母半自形1组极完全解理角闪石自形2组完全解理辉石半自形1组完全解理 3.解理缝的可见度与哪些因素有关？参考答案：矿片中解理缝的宽度、清楚程度，除与矿物本身的解理性质有关外，还与切面方向有密切联系。P35-P36 4.辉石和长石都具有两组完全解理。在岩石薄片中，为什么辉石具解理缝的切面多于长石且解理缝很清楚？而长石的解理缝却不易找到？参考答案：辉石类和长石类矿物都具有两组完全解理，由于辉石类的解理缝可见临界角大于长石类矿物，在岩石薄片中辉石类矿物见到解理缝的颗粒比较多，而长石类矿物见到解理缝的颗粒比较少。P36 5.角
闪石具有两组完全解理（夹角为56°或124°）。在岩石薄片中，为什么有的切面上可以见到两个方向的解理缝，有的切面只能见到一个方向的解理缝，而有的切面上却见不到解理缝呢？测量解理夹角应在什么切面上进行？参考答案：同一矿物不同方向切面上解理缝的可见性、清晰程度、宽度及组数不完全相同。P36；垂直两组解理面的切面上。P37 6.①在含有黑云母的岩石薄片中，为什么有的黑云母切面上看不见解理缝，并且多色性不明显？②见不到解理缝的黑云母切面，能说这种黑云母不具解理吗？为什么？参考答案：①其切面解理面倾斜角大雨解理缝可见临界角，看不到解理缝。P36其切面是垂直光轴或接近垂直光轴切面，所以多色性不明显。P40；②不能。显微镜下观察矿物的解理时，切不可凭个别或少数切面判断解理的有无和解理的组数。必须多观察一些切面，然后综合判断。P36 7.①什么是矿物的颜色？②矿物的颜色与那些因素有关？③任何有色矿物在单偏光镜下都有颜色吗？ 参考答案：①矿物在薄片中呈现的颜色与手标本上的颜色不用，前者是矿物不同方向切片在透射光下所呈现的颜色，而后者则是矿物在反射光、散射光下所呈现的颜色。晶体光学研究的是矿物薄片的颜色。 P37-P38；②矿物在薄片中呈现的颜色，主要取决于矿物的化学成分也取决于晶体的原子排列状态。 P38；③不一定。8.①什么叫多色性？②多色性明显程度的划分及其影响因素如何？③为何有的矿物有颜色，而又的矿物无颜色?④是否有色矿物都具有多色性？为什么？参考答案：①由于光波在晶体中的振动方向不同而使矿片颜色发生改变的现象称多色性。 P39；②多色性明显程度分为多色性及明显、多色性明显和多色性不太明显。 P40；影响因素：矿物在薄片中多色性的明显程度除与矿物本身性质有关之外，还与切面方向及矿片厚度有关，同一矿物，切面方向不同，多色性明显程度不同。 P40；③在单偏光镜下，矿物薄片呈现的颜色是矿片对白光中各单色光波选择性吸收的结果
