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光学实验基本常数

光学实验基本常数
光学实验基本常数

附录二. 光学实验基础知识

Appendix2 Elementary Knowledge of Optical Experiment

一、光学实验教学的基本要求Basic request of optical experimental

teaching

1.了解光学仪器的基本光学系统及工作原理。

光学仪器的基本光学系统主要是指望远镜系统,显微镜系统和照相光学系统。

2.了解以干涉、衍射、色散、偏振等物理光学的基本原理而发展起来的光学精密测量方法。

3.学会基本光学仪器的调节和使用。

光学实验中接触到的主要仪器有显微镜、望远镜、平行光管、分光计、迈氏干涉仪、摄谱仪等。通过对上述仪器的调节和使用,着重掌握以下技术。

(1)望远镜和显微镜的调焦;

(2)平行光的获得和聚焦;

(3)光路的共轴调节;

(4)视差的判断和消除。

二、光学仪器的调节Optical instrument adjusting

光学仪器比较精密,光学仪器的调节也比较费时费力,实验中各种现象的分析及一些重要的调节步骤都紧密地依赖于理论的指导。调节光学仪器时,不仅对整体调节方案要心中有数,而且对每一调节步骤的理论根据也要有所了解。无目的地乱调,其结果必然是徒劳无功的。因此,对光学实验来说,事先做好充分的理论准备,尤其必要。

光学仪器的调节效果,主要凭眼睛来观察,在调节时,应注意以下两点:1.像的亮度Brightness of image

当成像太暗、不易看清时,可从两方面来改善,一是增加光源的亮度或改善

聚光情况;二是降低背景的亮度或改善室内遮光条件,挡住杂散光等。

2.视差调节Parallax adjustment

在许多实验中,常用视差来调节。例如,当人的眼睛通过显微镜或望远镜进行观测时,要求物像成在分划板上,以便用像与分划线的相对位置来推断被测物的坐标。调节中是利用有无视差来判断像的位置的。当左右移动眼睛时,若像和分划线有相对位移,即存在视差,说明像未成在分划板上,必须再调节至无视差的为止。

三、光学仪器的使用和维护Optical instrument utilization and service

光学仪器的核心部件是它的光学元件,如各种透镜、棱镜、反射镜、分划板等,对它们的光学性能(如表面光洁度、平行度、透过率等)都有一定的要求。光学元件极易损坏,最常见的损坏有:

1.破损。由于使用粗心大意,使光学元件受到撞击(如跌落、震动)或挤压,因而造成缺损或破裂。

2.磨损。这是最常见,也是危害最大的损害。在玻璃表面上常有灰尘等,由于处理方法不当(如用手、布、纸片等物去擦),以致在玻璃的光学面上留下无法弥补的擦痕。有时由于使用或保管不当,使光学元件的光学面跟其它物体发生摩擦,使光学面损伤。磨损的结果,将使仪器成像模糊,甚至不能成像。

3.污损。由于手指的油垢、汗渍或其它液体造成的沉淀,结果在光学元件的光学面上留下斑痕。

4.发霉。这是由于光学元件所处的环境温度较高、湿度较大,适宜于微生物生长而造成的。

5.腐蚀。这是由于光学元件的光学面遇到酸碱等化学物品时造成的。

因为以上种种,所以光学元件在使用和维护时,必须遵守下列规则:

1.必须了解仪器的使用方法和操作要求,才能使用仪器。

2.仪器应轻拿轻放,勿失落,勿受震动。

3.不准用手触摸仪器的光学表面,如必须用手拿某些光学元件(如透镜、

棱镜等)时,只能接触其非光学面部分,即磨砂面。

4.光学表面如有轻微污痕或指印,可用特制的镜头纸轻轻地拂拭,不能加压力擦拭,更不准用手、手帕、衣服、纸片等物去擦。若表面有严重污痕、指印等,一般由实验室管理人员用乙醚、丙酮或酒精清洗(镀膜面不可清洗)。

5.光学面如有灰尘,要用橡皮球将灰尘吹去,或用专用的脱脂软毛笔轻轻掸去,切不可用其他物品揩试。

6.不允许任何溶液接触光学面。

7.在暗室中操作,应预先熟悉各仪器、元件安放的位置。

8.仪器用毕,应放回箱内或加罩。

9.仪器箱内应有干燥剂,以防仪器受潮和玻璃发霉。

10.光学仪器装配精密,拆卸后很难复原,因此不得私自拆卸。

四、常用光学仪器简介Abstract of frequent optical instrument

(一)分光计Spectrometer

1.分光计的结构Structure of spectrometer

分光计型号繁多,其结构大同小异,图1为DG-3型分光仪的结构原理图。由5部分组成;望远镜、载物台、平行光管、刻度盘、底座。

(1)望远镜Telescope

望远镜由物镜和目镜组成。图2为DG-3型分光仪望远镜结构示意图。A筒为阿贝目镜,B筒上装有十字叉丝和全反射小棱镜,C筒上装有物镜。为调节和测量,将叉丝安装在物镜和目镜之间。A筒可在B筒内滑动以改变叉丝与目镜间距离,B筒可在C筒内滑动以改变叉丝与物镜间的距离。

(2)载物台Object stage

载物台(15)又叫平台。它是用来放置待测件的,台上有簧片夹(16),用来夹固被测部件。平台下方有3个螺钉(14)成正三角形,用来调节平台的高度和倾斜度。

(3)平行光管Collimator

平行光管19,它的作用是产生平行光。平行光管的透镜V是一个消色差的复合正透镜。

图1 DG-3型分光仪

1—自准直目镜;13—载物台升降固定螺丝25—刻度盘;

2—照明小灯;14—载物台水平调节螺丝;26—望远镜方位读数游标;

3—叉丝套筒;15—载物台;27—电源插头;

4—望远镜筒;16—弹簧夹片;28—底座;

5—望远镜调焦钮;17—狭缝;I—阿贝目镜;

6—望远镜俯仰调节螺丝;18—狭缝套筒;II—全反射小棱镜;

7—照明灯开关;19—平行光管;III—十字叉丝;

8—望远镜左右调节螺丝;20—平行光管调焦钮;IV—物镜;

9—望远镜微动调节钮;21—平行光管俯仰调节螺丝;V—透镜;

10—望远镜固定螺丝;22—平行光管左右调节螺丝;VI—狭缝。

11—载物台微动紧固螺丝;23—载物台微动调节钮;

12—载物台固定螺丝;24—载物台方位读数游标;

狭缝17可用螺丝(图中未画出)调节其缝隙宽度,当光源(如钠光灯、水银灯等)把缝隙照明,转动平行光管调钮20,可改变狭缝和透镜间的距离,当狭缝正好处于透镜的主焦面上时,平行光管便产生平行光从透镜射出。

(4)底座Base frame

本分光仪的底座为半球形,

仪器的转动轴就固定在底座上,

图3读数盘示意图

图2望远镜结构示意图(阿贝目镜型)

图3读数盘示意图行光管也固定在底座上。

(5)刻度盘Dial scale

刻度盘与游标24、26构成

分光仪读数装置。刻度盘25与

转动轴底座固定为一体。上下两

层游标可相对于刻度盘25转动,

见图3。

刻度盘一周分为360°,最小

分度值为半度(30′),小于半度的

利用游标读数。游标为30格,每

格对应角度为1′(即精度为1′)。

其读数方法与游标卡尺完全相同,如图3中望远镜的位置应为210°04′。

2.分光计的调整Spectrometer adjustment

分光计既然作为测量角度的光学仪器,那么,要能准确测量角度,就必须使入射光和出射光均为平行光;入射光线、出射光线与反射面(或折射面)的法线所构成的平面应与分光计的刻度盘平行。为此,调整分光计必须达到如下要求:①平行光管发出平行光;②望远镜能接受平行光并将平行光聚焦于物镜焦面上;③平行光管与望远镜同光轴,且光轴垂直通过转动轴线。

首先目测粗调,使分光计各部分大体上满足上述要求,然后进行细调。

图4 图5自准法调焦

(1)自准法调节望远镜

将三棱镜如图4放置载物台上,使AB、AC、BC分别垂直于a1a2,a2a3,a3a1,。

当调节a1时,只改变AB的法线而对AC法线无影响,当调节a3时,只改变AC 的法线而对AB法线无影响。先目测:通过调节a1或a3,分别使AB、AC面的法线大体上望远镜的光轴相平行,然后:

①点亮小灯2,调节目镜I,以看清楚叉丝。慢慢转动平台,使AB面正对望远镜,用望远镜观察,可以发现被三棱镜反射回来的光斑。此光斑可能没有明显的轮廊或边界,而只是比周围背影稍亮一些。如果找不到光斑,说明没有反射光进入望远镜。需略微转动平台或调节a1螺丝,直到反射光能进入望远镜。

②调节望远镜调焦钮5,以看清楚光斑内叉丝的像,如图5所示。再将眼睛上下、左右移动,若看到叉丝的像与叉丝无相对移动时,说明叉丝的像与叉丝处于同一焦平面上,即已消除视差。这时望远镜已聚焦于无穷远。

③转动载物台,使另一反射面AC正对望远镜,也应看到叉丝的像。若看不到,则需将平台左右略微转动或调节a3螺丝。待AB、AC两反射面都各自有叉丝的反射像后,说明望远镜的光轴与分光计的转轴大体上相垂直了。倘需细调直至完全垂直。细调的方法是采用“二分之一逼近法”,即

④当AC面正对望远镜时,看到的叉丝像与叉丝并不重合。左右调节可缓慢转动平台,上下调节可先调节望远镜的俯仰调节螺丝6,使叉丝的像向叉丝逼近二分之一,再调节平台下面的螺丝a3,使叉丝的像与叉丝完全重合。再使AB面正对望远镜,以同样方法通过调节望远镜的俯仰调节螺丝6,使叉丝的像向叉丝逼近二分之一,再调节平台下面的螺丝a1,使叉丝的像与叉丝完全重合。用“二分之一逼近法”经反复调节,直到AB、AC面反射回来的叉丝像都与叉丝完全重合为止。这时说明望远镜的光轴已与分光计的转轴相互垂直了。

(2)调节平行光管

用钠光灯照亮平行光管的狭缝。移开三棱镜,将已调好的望远镜对准平行光管,则由望远镜可观察到来自平行光管的光,调节平行光管调焦钮20,使得到清晰的狭缝像(通常称之为光谱线)。这时,说明平行光管发出是平行光。如果谱线太宽或太窄,应调节狭缝宽度。

检查望远镜中水平叉丝是否将狭缝像平分。如没被平分,则调节平行光管俯

仰调节螺丝21,直至狭缝像已被水平叉丝平分为止。这时平行光管的光轴与分

光计转轴互相垂直。

至此,分光计调节完毕。

(二) 读数显微镜Reading microscope

读数显微镜由显微镜和螺旋测微装置两部分组成。显微镜的作用是将被测

物体放大并瞄准,测微螺旋的作用是测读任意两点间的距离。读数显微镜的特

点是,既能达到较高的测量精度(决定于测微螺旋的精度),又有较宽的测量范

围(决定于显微镜筒的移动范围)

,并且能实现无接触测量。它的结构

简单,操作方便,应用范围很广。

图6为JXD-B 型读数显微镜外型。

具体结构有:1目镜,2调焦手轮,

3横轴,4立柱,5底座,6反光镜

调节手轮,7工作台压簧,8物镜,

9镜筒,10指标,11标尺,12毛玻

璃,13底座手轮。

调节读数显微镜的步骤是:

(1) 使显微镜筒位于标尺中

部。

(2) 用合适的光源照明被测对象,调节照明方向,使视场明亮。

(3) 调节目镜,以看清分划线为准。

(4) 调节镜筒的工作距离(调焦),使像清晰并要消除视差。测量程序是:转

动测微螺旋,瞄准被测物上一点,记下a 1,继续移动镜筒,瞄准另一点,记下

a 2,则被测物两点间距离为a 2- a 1。使用时须注意:

(1) 要注意消除空程误差。

图6读数显微镜

(2) 调节镜筒的工作距离时,只允许从下往上调,不允许从上往下调,以免

压碎被测物体。

(三) 人眼的光学性能Optical performance of eyes

在各种光学实验中,无论使用什么光学仪器,都要通过人眼才能看清所的

像,所以了解人眼学仪器和进行光学测量是很重要的。

1. 眼睛的构造Structure of eyes

人眼是一种复杂的“光学仪器”,由图7可看出其构造的大意。

视网膜是光学系统成像的屏或感光面,不管使用什么仪器观察什么物体,最

后必须是在光线进入眼睛里,并且在视网膜上成一清晰的像时,人才感觉观察到

了物体。黄斑中心是人眼视觉最灵敏的部分。水晶体则是一个可调焦距的透镜, 成像全靠它。毛状肌是可松弛或拉紧

的肌肉组织,它担负着改变水晶体(透

镜)曲率半径的作用即改变透镜焦距

的作用。

2. 眼睛的成像功能Imaging

function of eyes

人眼球大小一定,水晶体距视网膜

距离也一定,换句话说,人眼成像的

像距一定,而人观察的物体距眼睛远近经常变化的。

我们平时观察远近不一的各种物体时,都能看得清楚,就是通过眼睛的调节

作用使物体在视网膜上成一清晰的像。这一调节作用就要靠毛状肌的作用了;当

看近时(物距小),毛状肌就收缩,使水晶体的曲率半径变小(焦距变小),这样

近处物体正好在视网膜上成一清晰的像。当观察远处物体时(物距大),毛状肌

松弛,水晶体的曲率半径变大(焦距变大),使远处物体正好像在视网膜上。

应当指出一点,人眼睛的调节作用是有限度的。对于正常眼睛的成人而言,

其调节作用可使15cm

→∞距离处的物体都能看清楚。同时,因为每个人的眼睛 图7人眼的构造

的调节作用不完全一样,氢在实验中,往往一个人认为成像清晰,而中一个人却认为还不清晰。

3. 眼睛的分辨本领Resolution capability of eyes

从图8可以看出,用眼睛观察物体上下两点A 和B 时(即被观察物体高度

AB ),它们分别在距网膜上成像为A ′和B ′两点(即像高为B A '')。 如果AB 小到一定程度时,人眼睛分辨不清A 和B 是两个点了(实际是A ′和B ′靠得极近,故分不清是两点了)。

人眼所能分辨的最小观角δ就叫做眼睛的分辨本领,让我们估计一下它的大小。(B A )≈0.005mm 可认为是能分辨的最小像高,OB ′=17.1mm 是水晶体心到视网膜的距离,可认为是像距。由图8可知分辨本领

00029.01

.17005.0=='''=B O B A δ弧度=1′ 正常人眼睛的分辨本领为1′左右。正常人眼睛的明视距离为l =250mm ,在明视距离处能看清物体的最小尺寸是

1.007.025000029.0≈=?=?=l AB δmm

(四) 实验室常用光源Frequent illuminant in laboratory

实验室常用的光源是将电能转换成光能的光源——电光源。常用的有白炽光源、钠光灯、水银灯、激光器等。

1. 白炽灯Incandescent lamp

白炽灯通常用钨丝作为发光体,灯泡内的钨丝在惰性气体中通电加热发光,

图8眼睛的分辨本领

它的光谱是连续的,其光谱能量分布曲线与钨丝的温度有关。实验室中常用白炽灯多属低电压类型,常用的有3V、6V、12V等。

近年来,利用卤族元素和钨的化合物容易挥发的特点制成了卤钨灯(主要有碘钨灯和溴钨灯)。在灯泡内充入卤族元素后,沉积在玻璃泡内的钨将和卤素原子化合生成卤化钨,卤化钨挥发成气体并向灯丝扩散。因为灯丝附近温度比较高,卤化钨分解,钨重新沉积到钨丝上形成卤钨循环,所以卤钨灯能获得较高的发光效率。光色较好,稳定度较高。

2.钠光灯Natrium lamp

钠光灯是一种气体放电光源,在可见光范围内有两条强谱线(589.0nm和589.6nm),由于这两种单色黄光波长接近,一般不易区分,常以它们的平均值589.3nm作为钠灯黄光的波长值。

钠光灯是将金属钠封闭在抽空的特种玻璃泡内,泡内充以辅助气体氩。钠为难熔金属,冷时蒸汽压很低,工作时蒸汽压可达到0.4Pa,通电15min后可发出强黄光。灯泡两端电压约20V(A,C),电流约1.0~1.3A,电源用220V(A,C)并串入扼流圈来镇流。图9为灯光灯结构示意图和工作电路。

3.水银灯Mercury lamp

水银灯是一种气体放电光源,点燃稳定后发出绿白色光,在可见光范围内光谱成分是几条分离的强谱线(612.35nm,579.07nm,576.96nm,546.07nm,491.60nm,435.83nm,404.68nm,365.02nm)。

因为水银灯在常温下要有很高的电压才能点燃,所以灯管内还充以辅助气

体,如氖、氩等。通电时辅助气体首先被电离而放电,此后灯管温度得以升 高,随后才产生水银蒸汽的弧光放电。

水银灯在点燃后如突然断电,灯管仍然发烫,要等到灯管温度下降后水银蒸汽压降低到一定程度才能再点燃,一般需等10min 。

水银灯的外形与钠光灯相似,工作时也必须串以扼流圈来镇流。

4.激光光源Laser source

激光是60年代出现的新型光源和普通光源相比具有以下优点:光谱亮度高,能量集中;方向性好,几乎接近于理想的平行光束;单色性强,波长范围可小于10-4nm ,相干性好。

实验室常用的激光光源是氦—氖激光器,如图10所示。它由激光物质,激励装置和光学谐振腔三部分组成。放电管内的He 、Ne 混合气体在激励作用下产生受激辐射形成激光,经光学谐振腔加强一定程度后从谐振腔的一块反射镜发射出去。谐振腔的两块反射镜面对面地放置,两块反射镜可以是凹球面镜、平面镜

或一凹—平两块镜片。管长10~100cm ,毛细管内径1~5mm 。

氦—氖激光器的电极用钴制成,两端加2~3kV 直流电压,反射镜的反射峰值配合在632.8nm ,以抑制其他波长的谐振,使其632.8nm

输出最大,输出功率可

图10氦氖激光器

以从0.5mW到几十毫瓦。

微波光学实验 实验报告

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.

基础光学实验实验报告

基 础 光 学 实 验 姓名:许达学号:2120903018 应物21班

一.实验仪器 基础光学轨道系统,基础光学组合狭缝及偏振片,红光激光器及光圈支架,光传感器与转动传感器,科学工作室500或750接口,DataStudio软件系统 二.实验目的 1.通过该实验让学生了解并会运用实验器材,同时学会用计算机分析和处理实验数据。 2.通过该实验让学生了解基本的光学现象,并掌握其物理机制。三.实验原理 单缝衍射:当光通过单缝发生衍射,光强极小(暗点)的衍射图案由下式给出asinθ=mλ(m=1,2,3……),其中a是狭缝宽度,θ为衍射角度,λ是光波波长。 双缝干涉:当光通过两个狭缝发生干涉,从中央最大值(亮点)到单侧某极大值的角度由下式给出dsinθ=mλ(m=1,2,3……),其中d是狭缝间距,θ为从中心到第m级最大的夹角,λ是光波波长,m为级数。 光的偏振:通过第一偏振器后偏振电场为E0,以一定的角度β穿过第二偏振器,则场强变化为E0cosβ,由于光强正比于场强的平方,则,第二偏振器透过的光强为I=I0cos2β. 四.实验内容及过程

单缝衍射 单缝衍射光强分布图 如果设单缝与接收屏的距离为s,中央极强到光强极小点的距离为c,且sinθ≈tanθ=c/s,那么可以推得a=smλ/c.又在此次实验中,s=750mm,λ=6.5E(-4)mm,那么推得a=0.4875m/c,又由图可知:当m=1时,c=(88-82)/2=3mm,推得a=0.1625mm; 当m=2时,c=(91-79)/2=6mm,推得a=0.1625mm; 当m=3时,c=(94-76)/2=9mm,推得a=0.1625mm; 当m=4时,c=(96-74)/2=11mm,推得a=0.1773mm; 得到a的平均值0.1662mm,误差E=3.9%。 双缝干涉

基础性实验:趣味光学实验汇总

光学基础性趣味实验 目录 实验1 光与彩虹(人造彩虹) (2) 实验2 人造彩虹2 (3) 实验3 光的折射实例 (5) 实验4 自制放大镜 (6) 实验5 红外线实验的设计 (7) 实验6 多功能小孔成像仪的制作 (8) 实验7 自制针孔眼镜——小孔成像的应用 (9) 实验8 镜子中有无数个镜子 (10) 实验9 日食和月食的演示 (11) 实验10 制作针孔照相机 (12) 实验11 用激光器演示光的直线传播 (13) 实验12 全反射现象观察......................................... 14错误!未定义

实验1 光与彩虹(人造彩虹) 思考:你用什么办法能制作出与空中彩虹颜色一样的彩虹? 实验准备:清水1盆、平面镜1个 实验操作: 1.取一小盆并加入2/3的水,再把镜子斜放于盆内; 2.使镜面对着阳光,在水盆对面的墙上就能看到美丽的彩虹。 实验中的科学:将镜子插入水中时,在对面的墙上就能看到美丽的彩虹。它是光的折射作用,实验表明:白光通过三棱镜后就会分解为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等七种颜色的光,这就是光的色散。这里镜面左侧的水就好像一个三棱镜,因而光射出水面后就会发生色散,形成彩虹。 创新:想一想,还有什么办法,可以制造出美丽的彩虹?

实验2 人造彩虹2 准备材料:水、一个玻璃杯、一张白纸。 实验步骤: 1.在玻璃杯中装满水,把杯子拿到阳光可以照射到的窗台上;2.把纸放到阳光透过杯子投射进来的地方,这样在纸上就可以看到彩虹的色彩。 实验中的科学: 光线被水折射了,因而投射到纸上的颜色是阳光被分解之后的颜色,原理跟天空中彩虹的形成是一样的。当阳光以40到42度的角度照射空中的水珠时,阳光通过水珠时发生折射,投射到空中形成了彩虹。 知识问答:彩虹为什么总是弯曲的? 想象你看着东边的彩虹,太阳在从背后的西边落下。白色的阳光(彩虹中所有颜色的组合)穿越了大气,向东通过了你的头顶,碰到了从暴风雨落下的水滴。当一道光束碰到了水滴,会有两种可能:一是光可能直接穿透过去,或者更有趣的是,它可能碰到水滴的前缘,在进入时水滴内部产生弯曲,接着从水滴后端反射回来,再从水滴前端离开,往我们这里折射出来。这就是形成彩虹的光。 水滴对光的反射,折射加色散形成彩虹。色散后不同色光出射的方向不同,对一个水滴出射的光我们只有站在特定的观察点上才能看见特定的颜色光,而我们平时是站在固定的观察点上去看空中多个水滴,这样,不同水滴中出射的同一种色光能够到达眼睛,这些水滴

物理光学实验题及答案

物理光学实验题及答案文件排版存档编号:[UYTR-OUPT28-KBNTL98-UYNN208]

第三章光学(一)概述 光学的学生实验共有4个,它们分别是“光反射时的规律”、“平面镜成像的特点”、“色光的混合与颜料的混合”、“探究凸透镜成像的规律”。 (二)光学探究实验对技能的要求 1.明确探究目的、原理、器材和步骤。 2.会正确使用各种实验器材,知道它们的摆放要求。 3.知道各种器材在实验实践与探究能力指导 中的作用,并能根据实验原理、目的,选择除教科书规定仪器之外的其他器材完成实验。 4.会设计实验步骤并按合理步骤进行实验。 5会设计实验报告,会填写实验报告。 6.会正确记录实验数据。 7.会组装器材并进行实验。 8.明确要观察内容,会观察实验现象,并能解释实验中的一般问题。 9.会分析实验现象和数据,并归纳实验结果。 实验与探究能力培养 探究光反射时的规律 基础训练 1.为了探究光反射时的规律,小明进行了如图19所示的实验 (1)请在图19中标出反射角的度数。

(2)小明想探究反射光线与入射光线是否在同一平面内,他应如何操作 --————————————————————————————————。(3)如果让光线逆着OF的方向射向镜面,会发现反射光线沿着OE方向射出,这表明:————————————————————————————————。 图19 2.雨后天晴的夜晚,为了不踩到地上的积水,下列判断中正确的是()。 A.迎着月光走,地上暗处是水,背着月光走地上发亮处是水 B.迎着月光走,地上发亮处是水,背着月光走地上暗处是水 C.迎着月光走或背着月光走,都应是地上发亮处是水 D.迎着月光走或背着月光走,都应是地上暗处是水 探究平面镜成像的特点 基础训练 1.平面镜能成像是由于平面镜对光的————射作用,所称的想不能在光屏上 呈现, 是————像,为了探究平面镜成像的特点,可以用————代替平面镜,选用两只 相同的蜡烛是为了————。

光学仪器实验报告

常用光电仪器原理及使用 实验报告 班级:11级光信息1班 姓名:姜萌萌 学号:110104060016 指导老师:李炳新

数字存储示波器 一、实验目的 1、熟悉数字存储示波器的使用方法; 2、测量数字存储示波器产生方波的上升时间; 二、实验仪器 数字存储示波器 三、实验步骤 1、产生方波波形 ⑴、打开示波器电源阅读探头警告,然后按下OK。按下“DEFAULT SETUP”按钮,默认的电压探头衰减选项是10X。 ⑵、在P2200探头上将开关设定到10X并将探头连接到示波器的通道1上,然后向右转动将探头锁定到位,将探头端部和基线导线连接到“PROBE COMP”终端上。 ⑶、按下“AUTOSET”按钮,在数秒钟内,看到频率为1KHz 电压为5V峰峰值得方波。按两次CH1BNC按钮删除通道1,

按下CH2BNC按钮显示通道2,重复第二步和第三步。 2、自动测量 ⑴、按下“MUASURE”按钮,查看测量菜单。 ⑵、按下顶部的选项按钮,显示“测量1菜单”。 ⑶、按下“类型”“频率”“值”读书将显示测量结果级更新信息。 ⑷、按下“后退”选项按钮。 ⑸、按下顶部第二个选项按钮;显示“测量2菜单”。 ⑹、按下“类型”“周期”“值”读数将显示测量结果与更新信息。 ⑺、按下“后退”选项按钮。 ⑻、按下中间选项按钮;显示“测量3菜单”。 ⑼、按下“类型”“峰-峰值”“值”读数将显示测量结果与更新信息。 ⑽、按下“后退”选项按钮。 ⑾、按下底部倒数第二个按钮;显示“测量4菜单”。⑿、按下“类型”“上升时间”“值”读数将显示测量结果与更新信息。

LCR测试仪 一、实验目的 1、熟悉LCR测试仪的使用方法; 2、了解LCR测试仪的工作原理; 3、精确测量一些电阻,电感,电容的值; 二、实验仪器 LCR测试仪,电阻,电容,电感等元件 三、LCR测试原理 根据待测元器件实际使用的条件和组合上的差别,LCR 测量仪有两种检测模式,串联模式和并联模式。串联模式以检测元器件Z为基础,并联模式以检测元器件的导纳Y为基础,当用户将测出流过待测元件的电流I,数字电压表将测出待测元件两端的电压V,数字鉴相器将测出电压V和电流I 之间的相位角 。检测结果被储存在仪器内部微型计算机的

傅里叶光学实验报告

实验原理:(略) 实验仪器: 光具座、氦氖激光器、白色像屏、作为物的一维、二维光栅、白色像屏、傅立叶透镜、小透镜 实验内容与数据分析 1.测小透镜的焦距f 1 (付里叶透镜f 2=45.0CM ) 光路:激光器→望远镜(倒置)(出射应是平行光)→小透镜→屏 操作及测量方法:打开氦氖激光器,在光具座上依次放上扩束镜,小透镜和光屏,调节各光学元件的相对位置是激光沿其主轴方向射入,将小透镜固定,调节光屏的前后位置,观察光斑的会聚情况,当屏上亮斑达到最小时,即屏处于小透镜的焦点位置,测量出此时屏与小透镜的距离,即为小透镜的焦距。 112.1913.2011.67 12.3533 f cm ++= = 0.7780cm σ= = 1.320.5929 p A p t t cm μ=== 0.68P = 0.0210.00673 B p B p t k cm C μ?==?= 0.68P = 0.59cm μ== 0.68P = 1(12.350.59)f cm =± 0.68P =

2.利用弗朗和费衍射测光栅的的光栅常数 光路:激光器→光栅→屏(此光路满足远场近似) 在屏上会观察到间距相等的k 级衍射图样,用锥子扎孔或用笔描点,测出衍射图样的间距,再根据sin d k θλ=测出光栅常数d (1)利用夫琅和费衍射测一维光栅常数; 衍射图样见原始数据; 数据列表: sin || i k Lk d x λλ θ= ≈ 取第一组数据进行分析: 2105 13 43.0910******* 4.00106.810d m ----????==?? 210 523 43.0910******* 3.871014.110d m ----????==?? 2105 33 43.0910******* 3.95106.910d m ----????==?? 210 543 43.0910******* 4.191013.010 d m ----????==?? 554.00 3.87 3.95 4.19 10 4.0025104 d m m --+++= ?=? 61.3610d m σ-=? 忽略b 类不确定度:

光学基础学习报告

光学基础学习报告 一、教学内容: 光电镜头是用来作为光电接收器(CCD,CMOS )的光学传感器元件。 光学特性参数: 1、 焦距EFL (学名f ’) 是指主面到相应焦点的距离(如图1.1) 图1.1 每个镜片都有前后两个主面-前主面和后主面(放大率为1的共轭面)。相应的也有两个焦点-前焦和后焦。 凸透镜:双凸;平凸;正弯月(如图1.1) 图1.2 凹透镜:双凹;平凹;负弯月 图 1.3

折射率实际反映的是光在物质中传播速度与真空中速度的比值关系。 薄透镜:)]1()1[()1('12 1R R n f -?-== Φ Φ—透镜光焦距; f ’—焦距; n —折射率; R 1,R 2-两球面曲率半径 厚透镜:2 1221)1()]1()1[()1('1R nR d n R R n f -+ -?-==Φ d -中心厚度 干涉仪与光距座可以量测f ’,R1,R2,d →利用上述的公式可以计算出n 值,从而来确定所用材料。 A 、 EFL 增加,TOTR (光学总长)增加;要降低TOTR 就必须降低EFL ,但EFL 降低, 像高就要降低 B 、 EFL 与某些象差相关 C 、 EFL 上升将使F/NO 增大 D 、 EFL ,FOV (视场角)和IMA (像高)三者间有关系 tanFOV ?=EFL IMA -铁三角关系 EFL 的增大(减小)会使像高变大(小),为了保持像高,就必须要增大(减小)FOV ,然而FOV 的增大会使得REL (相对照度)的数值增大。 2、 BFL 后焦距(学名后截距) 图2.1 3、 F 数(F/NO ) D f NO F '/= f ’-FEL D 入-入瞳直径 入瞳为光阑经其前方光学镜片所成的像,反映进入光学系统的光线 A 、 与MTF 相关,F/NO ↑,则MTF ↑;反之下降 B 、 与景深相关,F/NO ↑,则景深↑,反之下降 C 、 与象差相关,F/NO ↑,则象差↓,反之增加 D 、 与光通量相关,F/NO ↑,则光通量↓,反之增加 对于光电镜头,F/NO 最大在2.8~3.5之间(经验值)允许有±5%的误差,在物方有照

典型光学系统试验

\ 本科实验报告 课程名称:应用光学实验姓名:韩希 学部:信息学部系:信息工程专业:光电 学号:3110104741 指导教师:蒋凌颖 实验报告

课程名称: 应用光学实验 指导老师 成绩:__________________ 实验名称:典型光学系统实验 实验类型: 同组学生姓名: 蒋宇超、陈晓斌 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 深入理解显微镜系统、望远镜系统光学特性及基本公式; 掌握显微镜系统、望远镜系统光学特性的测量原理和方法。 二、实验内容和原理 (1)望远镜特性的测定 测定望远镜的入瞳直径D 、出瞳直径D ’和出瞳距错误!未找到引用源。;测定望远镜的视觉放大率Γ;测定望远镜的物方视场角错误!未找到引用源。,像方视场角错误!未找到引用源。;测定望远镜的最小分辨角φ。 对于望远镜系统来说,任意位置物体的放大率是常数,此值由物镜焦距错误!未找到引用源。和目镜焦距错误!未找到引用源。确定,其视觉放大率可表示为 (2) 显微镜视场及显微物镜放大率的测定 显微物镜的放大率是指横向放大率 式中 y ——标准玻璃刻尺上一对刻线的距离(物)(格值0.01mm ); y ′——由测微目镜所刻得的像高。 (3)显微物镜数值孔径的测定 显微物镜的数值孔径为错误!未找到引用源。,其中n 为物方介质的折射率,u 为物方半孔径角。若在空气中n=1,则错误!未找到引用源。。 数值孔径通常用数值孔径计来测定,数值孔径计的结构如图5示,其主要元件是一块不太厚的玻璃半圆柱体,沿直径方向的侧面是与上表面成45度角的斜面,从侧面入射的光线在斜面上全反射,上表面上有两组刻度沿圆周排列。其外圈刻度为数值孔径(即角度的正弦值), 专业: 光电信息工程 姓名: 韩希 学号: 3110104741 日期:2013年6月15日 地点:紫金港东四605

高考物理光学知识点之几何光学基础测试题(6)

高考物理光学知识点之几何光学基础测试题(6) 一、选择题 1.如图所示,一束红光从空气穿过平行玻璃砖,下列说法正确的是 A.红光进入玻璃砖前后的波长不会发生变化 B.红光进入玻璃砖前后的速度不会发生变化 C.若紫光与红光以相同入射角入射,则紫光不能穿过玻璃砖 D.若紫光与红光以相同入射角入射,在玻璃砖中紫光的折射角比红光的折射角小 2.先后用两种不同的单色光,在相同的条件下用同双缝干涉装置做实验,在屏幕上相邻的两条亮纹间距不同,其中间距较大 .....的那种单色光,比另一种单色光() A.在真空中的波长较短 B.在玻璃中传播的速度较大 C.在玻璃中传播时,玻璃对其折射率较大 D.其在空气中传播速度大 3.如图所示,一细束平行光经玻璃三棱镜折射后分解为互相分离的a、b、c三束单色光。比较a、b、c三束光,可知() A.当它们在真空中传播时,a光的速度最大 B.当它们在玻璃中传播时,c光的速度最大 C.若它们都从玻璃射向空气,c光发生全反射的临界角最大 D.若它们都能使某种金属产生光电效应,c光照射出的光电子最大初动能最大 4.公园里灯光喷泉的水池中有处于同一深度的若干彩灯,在晚上观察不同颜色彩灯的深度和水面上被照亮的面积,下列说法正确的是( ) A.红灯看起来较浅,红灯照亮的水面面积较小 B.红灯看起来较深,红灯照亮的水面面积较小 C.红灯看起来较浅,红灯照亮的水面面积较大 D.红灯看起来较深,红灯照亮的水面面积较大 5.频率不同的两束单色光1和2以相同的入射角从同一点射入一厚玻璃板后,其光路如图所示,下列说法正确的是()

A.单色光1的波长小于单色光2的波长 B.在玻璃中单色光1的传播速度大于单色光2的传播速度 C.单色光1通过玻璃板所需的时间小于单色光2通过玻璃板所需的时间 D.单色光1从玻璃到空气的全反射临界角小于单色光2从玻璃到空气的全反射临界角6.如图所示,黄光和紫光以不同的角度,沿半径方向射向半圆形透明的圆心O,它们的出射光线沿OP方向,则下列说法中正确的是() A.AO是黄光,穿过玻璃砖所需时间短 B.AO是紫光,穿过玻璃砖所需时间短 C.AO是黄光,穿过玻璃砖所需时间长 D.AO是紫光,穿过玻璃砖所需时间长 7.a、b两种单色光以相同的入射角从半圆形玻璃砖的圆心O射向空气,其光路如图所示.下列说法正确的是() A.a光由玻璃射向空气发生全反射时的临界角较小 B.该玻璃对a光的折射率较小 C.b光的光子能量较小 D.b光在该玻璃中传播的速度较大 8.如图所示,把由同种玻璃制成的厚度为d的立方体A和半径为d的半球体B分别放在报纸上,且让半球的凸面向上.从正上方(对B来说是最高点)竖直向下分别观察A、B中心处报纸上的文字,下面的观察记录正确的是 ①看到A中的字比B中的字高 ②看到B中的字比A中的字高 ③看到A、B中的字一样高 ④看到B中的字和没有放玻璃半球时一样高

傅立叶光学实验报告

实验报告 陈杨 PB05210097 物理二班 实验题目: 傅里叶光学实验 实验目的: 加深对傅里叶光学中的一些基本概念与理论的理解,验证阿贝成像理论,理解透镜成像过程,掌握光学信息处理的实质,进一步了解透镜孔径对分辨率的影响。 实验原理: 1、傅里叶光学变换 二维傅里叶变换为:??+-=?=dxdy vy ux i y x f v u F )](2exp[),()}y ,x (f {),(π ( 1 ) 1()[(,)]x y g x F a f f -=, ''x y x f f y f f λλ??=????????=???? 复杂的二维傅里叶变换可以用透镜来实现,叫光学傅里叶变换。 2、阿贝成像原理 由于物面与透镜的前焦平面不重合,根据傅立叶光 学的理论可以知换(频谱),不过只有一个位相因子 的差别,对于一般情况的滤波处理可以不考虑。这个光路的优道在透镜的后焦平面上得到的不就是物函数的严格的傅立叶变点就是光路简单,就是显微镜物镜成像的情况—可以得到很大的象以便于观察,这正就是阿贝当时要改进显微镜的分辨本领时所用的光路。

3、空间滤波 根据以上讨论:透镜的成像过程可瞧作就是两次傅里叶变换,即从空间函数(,)g x y 变为频谱函数(,)x y a f f ,再变回到空间函数(,)g x y ,如果在频谱面上放一不同结构的光阑,以提取某些频段的信息,则必然使像上发生相应的变化,这样的图像处理称空间滤波。 实验内容: 1、测小透镜的焦距f1 (付里叶透镜f2=45、0CM)、 光路:直角三棱镜→望远镜(倒置)(出射应就是平行光)→小透镜→屏。(思考:如何测焦距?) 夫琅与费衍射: 光路:直角三棱镜→光栅→墙上布屏(此光路满足远场近似) (1)利用夫琅与费衍射测一维光栅常数; 光栅方程:dsin θ=k λ 其中,k=0,±1, ±2, ±3,… 请自己选择待测量的量与求光栅常数的方法。(卷尺可向老师索要) 记录一维光栅的衍射图样、可瞧到哪些级?记录 0级、±1级、±2级光斑的位置; (2)记录二维光栅的衍射图样、 3、观察并记录下述傅立叶频谱面上不同滤波条件的图样或特征; 光路:直角三棱镜→光栅→小透镜→滤波模板(位于空间频谱面上)→墙上屏 思考:空间频谱面在距小透镜多远处?图样应就是何样? (1)一维光栅:(滤波模板自制,一定要注意戴眼镜保护;可用一张纸,一根

光学实验报告 (一步彩虹全息)

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

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: 日星期二3月12年2013日期: 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: 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,根据光反射比的定义:光反射比即: φφP=P/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=EE P/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 πL/EP= 2;被测表面的亮度,cd/m式中:L---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;ρ,即可计算出光反射比Ep取反射照度值 ④测量时尽量缩短入射照度和反光照度间的时间间隔,并尽可能的保持周围光环境的一致性。

初二物理光学实验题专项练习【含答案】

初二物理光学实验题专项练习 一、光的反射定律 实验序号入射光线入射角反射角 1 AO 50°50° 2 CO 40°40° 3 EO 20°20° 1.如图1所示为研究光的反射规律的实验装置,其中O点为入射点,ON为法线,面板上每一格对应的角度均为10°.实验时,当入射光为AO时,反射光为OB;当入射光为CO时,反射光为OD;当入射光为EO时,反射光为OF.请完成下列表格的填写. 分析上述数据可得出的初步结论是:当光发生反射时,反射角等于入射 角. 2、如图2是探究光的反射规律的两个步骤 (1) 请你完成以下表格的填写。

实验序号入射角反射角 1 50°50 2 40°40° 3 20°20° (2)实验中,纸板应_“垂直”)__于平面镜。(填“平行”或“垂直”) (3)由甲图我们可以得到的结论是:_____当光发生反射时,反射角等于入 射角 ____; (4)由乙图我们可以得到的结论是:___当光发生反射时,反射光线和入射 光线、法线在同一平面内___。 (5)如果光线沿BO的顺序射向平面镜,则反射光线____会_____(填“会”或“不会”)与OA重合,说明了______当光发生反射时,_光路是可逆的 _ ____。 3、如图3在研究光的反射定律实验中,第一步:如图3A改变入 射光线的角度,观察反射光线角度是怎样改变?实验结论是:_当光发生反射时,反射角等于入射角;第二步:如图3B把纸张的右半面向前折或向后折,观察是否还能看到反射光线,实验结论是:看不到,说明当光发生反射时,反射光线和入射光线、法线在同一平面内。

4、如图4所示,课堂上,老师用一套科学器材进行“研究光的反射定律” 的实验演示,其中有一个可折转的光屏,光屏在实验中的作用是:(写出两条) ①显示光的传播路径,②探究反射光线、入射光线、法线是否共面 实验序号入射角反射角 1 15°75° 2 30°60° 3 45°45° (2)根据光的反射定律,如果入射角为20o,则反射角的大小是 20o。 (3)课后,某同学利用同一套实验器材,选择入射角分别为15o、30o、45o 的三条光线进行实验,结果得到了不同的数据,如图所示。经检查,三次试验中各 角度的测量值都是准确的,但总结的规律却与反射定律相违背。你认为其中的原因 应该是将反射光线与反射面(或镜面)的夹角作为反射角。 5、为了探究光反射时的规律,小明进行了如图5所示的实验。 ⑴请在图5中标出反射角的度数。

光学全息照相实验报告

光学全息照相实验报告

实验II 光学全息照相 光学全息照相是利用光波的干涉现象,以干涉条纹的形式,把被摄物表面光波的振幅和位相信息记录下来,它是记录光波全部信息的一种有效手段。这种物理思想早在1948年伽柏(D.Gabor)即就已提出来了,但直到1960年,随着激光器的出现,获得了单色性和相干性极好的光源时,才使光学全息照相技术的研究和应用得到迅速地发展。光学全息照相在精密计量、无损检测、遥感测控、信息存储和处理、生物医学等方面的应用日益广泛,另外还相应出现了微波全息,X光全息和超声全息等新技术,全息技术已发展成为科学技术上的一个新领域。 本实验通过对三维物体进行全息照相并再现其立体图像,了解全息照相的基本原理及特点,学习拍摄方法和操作技术,为进一步学习和开拓应用这一技术奠定基础。 实验目的

了解光学全息照相的基本原理和主要特点; 学习静态光学全息照相的实验技术; 观察和分析全息全图的成像特性。 仪器用具 全息台、He —Ne 激光器及电源、分束镜、全反射镜、扩束透镜、曝光定时器、全息感光底版等。 基本原理 全息照片的拍摄 全息照相是利用光的干涉原理将光波的振幅和相位信息同时记录在感光板上的过程.相干光波可以是平面波也可以是球面波,现以平面波为例说明全息照片拍摄的原理。如图1所示,一列波函数为t i ae y πυ21=、振幅为a 、频率为υ、波长为λ 的平面单色光波作为参考光垂直入射到感光板上。另一列同频率、波函数为t i r T t i Be be y πυλπ222==??? ??-的相 干平面单色光波从物体出发,称为物光,以入射角θ同时入射到感光板上,物光与参考光产生干涉,在感光板上形成的光强分布为 ax ab b a I cos 222++= (1)

光学测试技术1-光学基础知识

光学测试技术
卓力特光电仪器(苏州)有限公司

几何光学

光学基础知识
成像
实像与虚像 实物与虚物
各光线本身或其延长线交于同一点的光束,叫同心光束 例:从一点光源发出的光束 由若干反射面或折射面组成的光学系统,叫光具组 例:平面镜(一个反射面)、透镜(两个折射面)以及 更复杂的光学仪器

光学基础知识
以Q为中心的同心光束经光具组的反射或折射后转化为另 一以Q’点为中心的同心光束,则光具组使Q成像于Q’。Q 称为物点,Q’称为像点。
实像、虚像
如果光束中各光线实际上确是在某点会聚,那么这个会聚点叫做实像. 如果光束中各光线是发散的,但反向延长后可以找到光束的顶点,那么 这个顶点叫做虚像.

光学基础知识
实 像
如果光束中各光线实际上确是在某点会聚,那么这个 会聚点叫做实像。
虚 像
如果光束中各光线是发散的,但反向延长后可以找到 光束的顶点,那么这个顶点叫做虚像。

光学基础知识
平面镜成像原理
由镜前一发光点Q射出的 同心光束经镜面反射后成 为发散光束,由反射定 理,反射线的延长线严格 地交于镜面后同一点Q’ , 像点Q’与物点Q对镜面对 称。
眼睛为什么能看到虚像?
眼睛是根据射入眼睛的那部分光线的最后方向和 发散程度来判断它们发光中心的位置的。所以当 一束成虚像的发散光束射入眼睛后,我们的感觉 是它们延长线的交点处似乎真有一个发光点。

立式光学仪实验报告doc

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;

光学仪器实验报告

燕山大学 常见光学仪器原理及使用实验报告 L.C.R测试仪 紫外可见分光度计 傅立叶光谱仪 阿贝折射仪 干涉显微镜 数字存储示波器 学院(系): 年级专业: 学号: 学生姓名: 指导教师:

实验一LCR测试仪 一.实验目的 LCR测试仪能准确并稳定地测定各种各样的元件参数,主要是用来测试电感、电容、电阻的测试仪。它具有功能直接、操作简便等特点,能以较低的预算来满足生产线质量保证、进货检验、电子维修业对器件的测试要求。 二.实验仪器 LCR测试仪 三.实验原理 Vx与Vr均是矢量电压表,Rr是理想电阻。自平衡电桥的意思是:当DUT(Device Under Test)接入电路时,放大器的负反馈配置自动使得OP输入端虚地。Vx准确测定DUT两端电压(DUT的Low电位是0),Vr与Rr测得DUT电流Ix,由此可计算Zx。 LCR测试原理图 HP4275的测试端Hp,Hc,Lp,Lc(下标c代表current, 下标p代表Potentail),Guard(接地)的配置可导致测试的误差的差异。 提高精度的方法是: 1,Hp,Lp,Hc,Lc尽量接近DUT; 2,减小测试电流Ix 的回路面积&磁通量(关键是分析Ix,要配合使用Guard与Cable最小化回路面积);3,使用Gurard与Cable构建地平面中断信号线间的电场连接,虽然会增加信号线的对地电容(对地电容不影响测试结果),但是会减少信号线的互容。

LCR测试原理图 Guard与Cable的对地寄生阻抗(Zhg,Zlg) 不影响测试结果,电桥平衡时Zlg的两端电压是0,流向Rr的电流不会被Zlg分流,Zhg的分流作用不影响Hp的电压测量。 LCR测试原理图 四.实验步骤 LCR测试仪一般用于测试电感和电容。测量步骤如下: 1.设置测试频率。 2.测试电压或者电流水平。 3.选择测试参数,比如Z、Q、LS(串联电感)、LP(并联电感)、CS(串联电感)、CP(并联电容)、D等。 4.仪器校准,校准主要进行开路、短路校准,高档的仪器要进行负载校准 5.选择测试夹具。 6.夹具补偿。 7.将DUT放在夹具上开始测试。

初中物理光学实验题练习

初中物理光学实验精选 1.平面镜成像 1.小明利用平板玻璃、两段完全相同的蜡烛等器材探究平面镜成像的特点。 (1)选用玻璃板的目的是。 (2)选取两段完全相同蜡烛的目的是。如果将点燃的蜡烛远离玻璃板, 则像将移动。 2..在探究“平面镜成像规律”时 (1)用平面镜做实验(填“能”与“不能”) (2)用平板玻璃代替平面镜做实验,其好处是: 。 3..一组同学在探究平面镜成像的特点时,将点燃的蜡烛A放在玻璃板的一侧,看到玻璃板 后有蜡烛的像。 (1)此时用另一个完全相同的蜡烛B在玻璃板后的纸面上来回移 动,发现无法让它与蜡烛A的像完全重合(图甲)。你分析出现 这种情况的原因可能是:。 (2)解决上面的问题后,蜡烛B与蜡烛A的像能够完全重合,说 明。 (3)图乙是他们经过三次实验后,在白纸上记录的像与 物对应点的位置。他们下一步应该怎样利用和处理这张“白纸” 上的信息得出实验结论。 ____________________________________________。 (4)他们发现,旁边一组同学是将玻璃板和蜡烛放在方格纸上进行 实验的。你认为选择白纸和方格纸哪种做法更好?说出你的理由: ____________________________________________。 2.凸透镜成像 1.小明用蜡烛、凸透镜和光屏做“探究凸透镜成像的规律”实验(如图): ⑴要使烛焰的像能成在光屏的中央,应将蜡烛向▲(填“上”或“下”)调整. ⑵烛焰放距凸透镜20cm处,移动光屏至某位置,在光屏烛焰透镜光屏 图乙 原放置 玻璃板 图甲纸 A B

上得到一个等大清晰的像,则凸透镜的焦距是cm. ⑶使烛焰向右移动2cm,此时应该将光屏向(填“左”或“右”)移至另一位置,才能得到一个倒立、(填“放大”、“缩小”或“等大”)的清晰实 2.在“探究凸透镜成像规律”时,所用的凸透镜的焦距为10cm。 ①现将凸透镜、蜡烛和光屏放在如图16 所示的光具座上进行实验。若图中C位 置上放置光屏,则B位置上应放置__ ____。 ②如图16所示,,现要在光屏上成缩小的像,蜡烛应向______移动,光屏应向_____移动。(填“左”或“右”) 3.关于凸透镜: (1)在探究凸透镜成像的实验中,王聪同学先将凸透镜对着太阳光, 调整凸透镜和白纸间的距离,直到太阳光在白纸上会聚成一个最小、最亮的点,如图所示,这一操作的目的是; (2)在探究凸透镜成像的实验中,由于蜡烛火焰的高度不合适,在光屏上 得到如图所示不完整的像,要得到蜡烛火焰完整的像,应将蜡烛向 调节; (3)照相机是利用凸透镜成倒立、缩小实像的原理制成的;教室里的投影仪是利用凸透镜成倒立、实像的原理制成的。 4【探究名称】探究凸透镜成像的大小与哪些因素有关 【提出问题】小明通过前面物理知识的学习,知道放大镜就是凸透镜.在活动课中,他用放大镜观察自己的手指(图22甲),看到手指的像;然后再用它观察远处的房屋(图22乙),看到房屋的像.(选填“放大”、“等大”或“缩小”)他想:凸透镜成像的大小可能与哪些因素有关?[来源:学.科.网]

大学物理光学实验报告材料

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

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