光学实验基本知识
在基础物理实验中，光学实验是重要的基础实验之一，实验和理论的联系十分密切。学生将通过研究一些最基本的光学现象，接触一些新的概念和实验技术，学习和掌握光学实验的基本思想、基本知识和基本方法，学会使用常用的光学仪器，掌握它们的构造原理及使用，培养基本的光学实验技能。
光学实验的注意事项
在光学实验中使用的仪器比较精密，光学仪器的调节也比较复杂，只有在了解了仪器结构、性能、原理的基础上建立清晰的物理图像，才能选择有效而准确的调节方法，判断仪器是否处于正常的工作状态。光学仪器的主体是光学元件，光学元件的表面经过精细抛光，有的还镀膜，使用时一定要十分小心、谨慎，不能粗心大意。
光学仪器在使用时必须遵守下列原则
1.在使用仪器前必须认真阅读仪器说明书，详细了解仪器的结构、工作原理，调节光学仪器时要耐心细致，切忌盲目动手。必须详细了解仪器的使用方法和操作要求后才能使用。
2.使用和搬动光学仪器时，应轻拿轻放，避免受震磕碰和失手跌落。光学元件使用
3.不准用手触摸仪器的光学表面，如必须要用手拿某些光学元件（如透镜、棱镜、平面镜等）时，只能接触非光学表面部分，即磨砂面。如透镜的边缘、棱镜的上、下底面。
4.光学表面如有轻微的污痕或指印，可用特制的擦镜纸或清洁的麂皮轻轻揩去，不能加压力硬擦，更不准用手帕或其他纸来揩。
5.在暗室中应先熟悉各仪器和元件安放的位置，在黑暗环境中摸索光学仪器时，手
6.光学仪器的机械结构较精细，操作时动作要轻，缓慢进行，用力要均匀平稳，不
7.光学仪器的装配很精密，拆卸后很难复原，因此严禁私自拆卸仪器。
光学实验离不开光源，光源的正确选择对实验的成败和结果的准确性至关重要。
1.低压钠灯
钠光灯是钠蒸气放电灯。灯内在高真空条件下放入金属钠，并充入适量的惰性气体，泡壳由耐钠腐蚀的特种玻璃制成。灯丝通电后，惰性气体电离放电，灯管温度逐渐升高，金属钠逐渐气化，然后产生钠蒸气弧光放电，发出较强的钠黄光。钠黄光光谱含有589.0nm和589.6nm两条特征光谱线，钠黄光波长通常取平均值589.3nm。弧光放电有负阻现象。为防止钠光灯发光后电流急剧增加而烧坏灯管，在钠光灯供电电路中需串入相应的限流器。ＧＰ20Ｎa低压钠光灯，其额定功率为20Ｗ，额定工作电压为15Ｖ，工作电流为1.2Ａ。由于钠是一种难熔金属，一般通电后要过十余分钟钠蒸气才
能达到正常的工作气压而稳定发光。
2.低压汞灯
低压汞灯灯管内充有汞及惰性气体氖或氩，工作原理和钠光灯相似。它发出绿白色光，在可见光范围内的主要特征谱线是：579.1nm、577.0nm、546.1nm、435.8nm和404.7nm。其中546.1nm和435.8nm两条谱线较强。
低压钠灯和汞灯关闭后要过大约10分钟才允许重新启动。
3.氦氖激光器（Ｈe-Ｎe激光器）
氦氖激光器是一种单色性好、方向性强、亮度高、相干性好的实验室常用光源。发出波长为632.8nm的红光。激光管内充有按一定配比的氦气和氖气，在管端两极上加以直流高压才能激发出光。腔长250mm激光管的工作电压大约1600Ｖ，启动时的激发电压就更高，使用中应注意人身安全。最佳工作电流约5mA，此时输出功率最大，使用寿命也长。使用时要注意激光管的正、负电极，不能把高压电源的正极接激光管的负极，否则会造成阴极溅射，污染激光管两端的反射镜，影响激光器正常工作。激光器关闭后，也不能马上触及两电极，否则电源内的电容器高压会电击伤人。另外，激光束光强度大，
实验２光的等厚干涉
在对光的本质的研究中，是光的干涉现象首先使人们认识到光的波动性质。牛顿环是光的干涉现象的极好演示。牛顿为了研究薄膜颜色，曾经用凸透镜放在平面玻璃上的方法做实验。1675年，他在给皇家学会的论文里记述了这个被后人称做牛顿环的实验。19世纪初，托马斯·杨用光的干涉原理解释了牛顿环，并参考牛顿的测量计算了与不同颜色的光对应的波长和频率。
光的干涉在科研、生产和生活中有着广泛应用，如用来检查光学元件表面的光洁度和平整度，用来测量光波波长，测量微小厚度和微小角度等等。以光的干涉为基础的光学仪器的发展，使许多精密测量得以实现。本实验用牛顿环装置测量平凸透镜的曲率半
径及用劈尖装置测量微小厚度，可以深刻地理解等厚干涉现象及其应用。
实验目的和学习要求
1．观察光的等厚干涉现象，了解等厚干涉的
特点；
2．用牛顿环装置测量平凸透镜的曲率半径；
3．用劈尖干涉法测量细丝直径或微小厚度；
4．掌握读数显微镜的调整和使用。
实验原理
1．光的等厚干涉
如图2-1，当波长为λ的单色光垂直人射达到空气薄图2-1 等厚干涉原理
膜的上表面时，一部分反射（图中光束1），另一部分透射继续前进达到下表面并在下
表面再次发生反射和折射（图中光束2）。1、2两束光是从同一束光分出来的，因而它
们具有相干性。光束2在薄膜内多走了一个来回，所以当1、2两束光相遇时，它们之
间就有了一个光程差。若恰等于半波长的奇数倍，相遇时振动方向相反，振动合
成时振幅相抵消，即两波叠加发生相消干涉，在两波相遇处形成暗纹；若恰等于的
偶数倍，则发生相长干涉，形成亮纹。如果两波的光程差既不等于的奇数倍，又不等
于偶数倍，则叠加后的光强介于最亮和最暗之间，光强随δ而不同。可见明、暗条纹
之间没有分界线，光强是逐渐变化的。
干涉场中某点的光强取决于光程差，而光程差与薄膜厚度有关，所以干涉条纹恰描
绘出薄膜的等厚线，同一条（级）干涉条纹对应于薄膜厚度相同处的轨迹，故称为等厚
干涉条纹。牛顿环和劈形膜干涉都是由振幅分割法产生的干涉，并且是在膜的厚度相同
的地方产生同一级干涉条纹，因此称为等厚干涉。
形成等厚干涉的条件是： 薄膜厚度（或折射率）不均匀。?光从垂直方向入射
到薄膜上并在垂直于薄膜的方向上观察。
2．利用牛顿环测量平凸透镜的曲率半径
将一透镜的凸面向下置于一平面玻璃上（图2-2），其中心良好接触，于是在透镜
下表面与平面玻璃上表面之间形成一个由中心向边缘逐渐增厚的空气薄层（即空气薄
膜），该空气薄膜的等厚线是一些同心圆。当光垂直入射到空气薄膜上，并迎着反射光
向薄膜看去，就可以看到薄膜上不等间距的同心圆环条纹。若入射光是单色光，圆环是
明暗相间的（图2-3）；若入射光是白光，则条纹是彩色的，中心部分犹如彩虹。
图2-2 牛顿环装置图2-3 牛如图2-4，若第k级干涉圆环的半径为，对应空气薄膜的厚度为,由图2-4的几何
关系可知：
式中R是透镜凸面AOB的曲率半径，且>>。
故忽略上式中的，得到:
(2-1)
由于干涉暗纹是出现在薄膜厚度等于半波长的
整数
倍的那些地方，即
图2-4 R和的关系
(2-2)
将2-2式代人2-1式，得到
(2-3)
由2-3式，如果已知入射光的波长，测得某一暗环的半径并数出它的级次k(薄膜厚度为零的中心为k=0)，就可以算出透镜的曲率半径R了。
然而仔细观察发现：零级暗纹不是一个点，而是一个不甚清晰的暗斑，甚至有可能
是一个亮斑。其原因是从中心接触点沿半径向外，h连续增大，光程差相应连续增大，从暗到明光强逐渐增加，所以不可能是一个清晰的暗点；又因镜面上可能有尘埃存在，造成中心点可能不是光学接触，所以中心不一定是零级暗纹中心，甚至根本不是零级条
纹。这就给实际测量带来了困难： 干涉环的圆心位置不能确定，测无起点；?不知道中心是第几级条纹，无法确定所测圆心的k。
因此，我们运用转换测量法，以避开级次k和半径的绝对测量。
设第m环半径为，第n环半径为，分别代入2-3式，并将两式相减，于是得到
(2-4)
为了便于测量和数据处理，将上式写成：
(2-5) 式2-5中分子是任意两暗环直径的平方差，分母中的（m-n）是它们相隔的环数。对比前述式2-3，我们此刻所关心的不再是第m环和第n环的实际级次，而是它们的级差（m-n），且级差（m-n）很容易数出来，因此利用上式可以方便地测量透镜的曲率半径。
3．利用劈尖干涉测量微小厚度
劈尖装置如图2-5。将两块玻璃平板的光学平面相对叠
放，其一端夹入待测薄片或细丝，于是在两玻璃之间形成一
楔形空气薄膜——劈尖。用单色光垂直入射在劈尖薄膜上就
形成等厚干涉条纹，干涉图样为一组与玻璃板交线相平行
的、等间距的平行直条纹。将式2-2运用于空气劈尖。数出图2-5 劈尖装置
从玻璃板交线到细丝所在处的暗纹条数N，就可以算出细丝直径
如果N很大，为了简便，可先测出单位长度内的暗纹条数和从交线到金属丝的距离L，那么
(2-6) 劈尖干涉不仅可以用来测量细丝直径和微小厚度，还可以用来检验光学表面。将待检验表面与标准的光学表面相对叠合，用单色光垂直入射并在反射方向上观察干涉条纹，同时用手轻压使空气薄膜厚度发生变化，通过干涉条纹的图样及其相应的变化（形状、疏密分布、移动方向等）判定被检验表面的质量。这种方法普遍用于光学元件（凸
透镜、凹透镜、平晶）的冷加工中。
实验仪器
读数显微镜是一种光学测量仪器，具有准确度
高，结构简单，操作方便，应用广泛，可进行非接
触测量等优点。读数显微镜由一只显微镜和读数移
动装置组成。
显微镜装在一个较精密的移动装置上，使之能
够在垂直光轴的一定方向移动，移动的距离可以从读数装置读出。显微镜由目镜、分划板和短焦距物镜组成。目镜可相对于分划板上下移动，以适应不同视力的观察者看清分划板的准丝。镜筒可上下移动改变物镜与待测物的距离，达到调焦的目的，使被观察目标在分划板上成像清晰。分划板刻有十字叉丝，作为读数准线。显微镜移动距离可以从标尺和测微鼓轮上读出，标尺刻度长0~50mm，格值1mm。测微螺旋的螺距为1mm，微分鼓轮圆周分成100个分格，每转一分格显微镜移动0.01mm。当测微鼓轮转动时，镜筒支架带动镜筒沿导轨移动。鼓轮上最小分度为0.01mm，鼓轮转一周，镜筒移动1mm。
1．使用要点
①.调视度：调节目镜筒，看清分划板上的叉丝。
?.调焦：转动调焦手轮，由下至上移动显微镜筒，改变物镜到被测物的距离，看清被测物的像，并消除视差。
?.转动微分鼓轮，横向移动显微镜，使叉丝的交点和被测量的目标对准。
….读数：从标尺上读出毫米以上整数部份，从鼓轮读出毫米以下的读数部份，再估读到毫米的千分位。然后再转动微分鼓轮移动显微镜，使叉丝交点与被测物的另一目标对准然后读数，两次读数之差即为被测量的目标两点间的距离。
2．使用注意事项
①.测量时应使十字叉丝的水平线保持与标尺平行，十字叉丝的垂直线作为读数准线；或者借助于水平准丝放置被测长度与标尺平行，为此需调节分划板十字准线的水平线与标尺平行。调节方法如下：
由于十字叉丝中心交点的运动轨迹总是平行于标尺的，所以需要在载物台上平行于标尺置一直线参照物（如整齐的纸边、尺刃、狭缝边等）。从显微镜中观察，调节参照物使准线交点落在参照直线上。转动鼓轮移动显微镜筒，检查准线交点的运动是否始终沿着参照直线，若有差异，则应微小转动参照物，反复检查调整直到准线交点始终沿着参照直线移动，旋松锁定目镜的螺钉，转动目镜，使分划板准线的横线与参照直线重合，最后再锁定目镜。
?.为了消除螺距误差（即空程差），采用单方向移动显微镜测微鼓轮进行测量。全部测量过程中，叉丝只能从一个方向移向目标，不要中途反向。这是因为显微镜的移动是靠测微螺旋杆的推动，螺纹之间有间隙，反向移动过程中，虽然鼓轮读数发生了变化，但由于螺纹间隙存在，显微镜尚未移动，由此产生的读数错误就是螺距差。
实验内容
1．调节仪器
⑴.目视调节。在白光下观察牛顿环仪可以看到很小的彩色干涉环，轻微调节圆形框架上面的3个调节螺丝，使环中心大致固定在牛顿环仪中心。注意不要拧得过紧以免干涉条纹变形或光学玻璃破裂。
⑵.点燃钠光灯，使显微镜筒居主尺中间，镜筒下45°反射镜对准光源。将牛顿环仪放在显微镜筒下方的载物台上，并将显微镜镜筒从上而下移到离牛顿环仪最近处。待钠光灯发光正常后，翻转读数显微镜下的反光板，使之不能反射来自钠光灯的光。转动
读数显微镜方位，使钠光被物镜下方的半反射镜反射后，向下沿着显微镜轴线方向
垂直投射到牛顿环装置上，经空气薄膜反射后，向上到达显微镜中形成最亮的视场。
⑶.调节显微镜的目镜，使目镜中看到的叉丝最为清晰，然后调整纵叉丝与读数显微镜横向走动方向垂直。
⑷.调节显微镜镜筒，即缓慢地转动调焦手轮，使镜筒自下而上地移动，然后看清干涉条纹（从上而下容易损坏平凸透镜），当观察到清晰的干涉图样，再仔细调焦消除干涉条纹与分划板准丝之间的视差，即消除视差（使叉丝与图像处在同一平面内）。
⑸.移动牛顿环的位置，使显微镜叉丝的交点对准干涉图环的中心，然后左右移动显微镜镜筒，观察整个干涉场中条纹的清晰度，以便选择干涉条纹的测量范围。
⑹测量过程中，为消除空程差，须单方向转动鼓
轮。
2．观察干涉条纹的分布特点
观察各级条纹粗细是否一致，条纹间距如何变化，
中心是暗斑还是亮斑等。要注意牛顿环的位置与显微
镜量程的配合（镜筒应放在中间），移动牛顿环使十字
叉丝交点尽量对准牛顿环圆心，做好测量准备。
3．测量
⑴.用牛顿环测量平凸透镜的曲率半径
测量时先从中心向一侧移动镜筒，同时默数叉丝
扫过的环数，到55环后反向移动，记下50-46环以及图2-6 测量Dm和Dn
25-21环的位置读数和，再继续移至环心另一侧，记下21-25和46-50各环的位置读数和。即用与显微镜移动方向垂直的叉丝依次与左边第50-46环以及第25-21环，右边第21-25环以及第46-50环暗环相切，分别记录下它们的位置的读数，并填入数据纪录表格中。
为避免螺距差，测量中只能单方向移动镜筒与待测环相切。（如何操作？）
(2).用劈尖干涉法测量细丝直径：
将被测细丝夹在两块平板玻璃的一端，形成劈尖，然后置于读数显微镜载物台上。
调节劈尖装置放置方位，使干涉条纹与纵向叉丝平行，此时镜筒移动方向与干涉条纹相垂直，以便准确测出条纹间距。
用读数显微镜测出20条暗条纹间的距离l，再测出棱边到细丝所在处的总长度L。求出细丝直径d.
重复以上步骤，共测5次，将数据填入自拟表格中，求平均值。
数据记录与处理
1．列表记录测得的数据，计算各次测量得到的曲率半径，取平均值求得R。
数据纪录表格λ=5.89310-4 mm
2．曲率半径R的不确定度计算：
实验结果表示为：
100%
3．计算细丝直径及其测量不确定度，报告实验结果。
思考题
1．牛顿环的干涉条纹是由哪两束光线干涉而产生的？为什么这种干涉称为等厚干涉?
2．用读数显微镜进行测量时，如何调整读数显微镜？
3．用读数显微镜进行测量时，为什么会产生螺距误差？如何避免螺距误差引入测量结果？
4．简述利用劈尖干涉测量细丝直径或微小厚度的原理？
采光窗种类、特性及使用范围 二、采光窗种类、特性及使用范围 (一)侧窗：侧窗构造简单，布置方便，造价低，光线的方向性好，有利于形成阴影，适于观看立体感强的物体，并可通过窗看到室外景观，扩大视野，在大量的民用建筑和工业建筑中得到广泛的应用。侧窗的主要缺点是照度分布不均匀，近窗处照度高，往里走，水平照度下降速度很快，到内墙处，照度很低，离内墙lm处照度最低。侧窗采光房间进深不要超过窗口上沿高度的2倍，否则需要人工照明补充。 侧窗分单侧窗、双侧窗和高侧窗三种，高侧窗主要用于仓库和博览建筑。 (二)天窗：随着建筑物室内面积的增大，只用侧窗不能达到采光要求，需要设计天窗。天窗分为以下几种类型： 1.矩形天窗：这种天窗的突出特点是采光比侧窗均匀，即工作面照度比较均匀，天窗位置较高，不易形成眩光，在大量的工业建筑，如需要通风的热加工车间和机加工车间应用普遍。为了避免直射阳光射入室内，天窗的玻璃最好朝向南北，这样阳光射人的时间少，也易于遮挡。天窗宽度一般为跨度的一半左右，天窗下沿至工作面的高度为跨度的0.35-0.7倍。 2.横向天窗(横向矩形天窗)：这种天窗比避风天窗采光系数高，均匀性好，省去天窗架，造价低，能降低建筑高度。设计时，车间长轴应为南北向，即天窗玻璃朝向南北。 3.锯齿形天窗：这种天窗有倾斜的顶棚作反射面，增加了反射光分量，采光效率比矩形天窗高，窗口一般朝北，以防止直射阳光进入室内，而不影响室内温度和湿度的调节，光线均匀，方向性强，在纺织厂大量使用这种天窗，轻工业厂房、超级市场、体育馆也常采用这种天窗。 4.平天窗：这种天窗的特点是采光效率高，是矩形天窗的2-3倍。从照度和亮度之间的关系式召E=L.Ω.cosa看出，对计算点处于相同位置的矩形天窗和平天窗，如果面积相等，平天窗对计算点形成的立体角大，所以其照度值就高。另外乎天窗采光均匀性好，布置灵活，不需要天窗架，能降低建筑高度，在大面积车间和中庭常使用平天窗。设计时应注意采取防止污染、防直射阳光影响和防止结露措施。 5.井式天窗：采光系数较小，这种窗主要用于通风兼采光，适用于热处理车间。 设计时，可用以上某一种采光窗，也可同时使用几种窗，即混合采光方式。 天然采光基本知识 二、采光窗种类、特性及使用范围 (一)侧窗：侧窗构造简单，布置方便，造价低，光线的方向性好，有利于形成阴影，适于观看立体感强的物体，并可通过窗看到室外景观，扩大视野，在大量的民用建筑和工业建筑中得到广泛的应用。侧窗的主要缺点是照度分布不均匀，近窗处照度高，往里走，水平照度下降速度很快，到内墙处，照度很低，离内墙lm处照度最低。侧窗采光房间进深不要超过窗
第一章几何光学基本原理 光和人类的生产活动和生活有着十分密切的关系，光学是人类最古老的科学之一。 对光的每一种描述都只是光的真实情况的一种近似。 研究光的科学被称为“光学”（optics），可以分为三个分支： 几何光学物理光学量子光学 第一节光学发展历史 1，公元前300年，欧几里得论述了光的直线传播和反射定律。 2，公元前130年，托勒密列出了几种介质的入射角和反射角。 3，1100年，阿拉伯人发明了玻璃透镜。 4，13世纪，眼镜开始流行。 5，1595年，荷兰著名磨镜师姜森发明了第一个简陋的显微镜。 6，1608年，荷兰人李普赛发明了望远镜；第2年意大利天文学家伽利略做了放大倍数为30×的望远镜。7，1621年，荷兰科学家斯涅耳发现了折射定律；1637年法国科学家笛卡尔给出了折射定律的现代的表述。8，17世纪下半叶开始，英国物理学家牛顿和荷兰物理学家惠更斯等人开始研究光的本质。 9，19世纪初，由英国医生兼物理学家杨氏和法国土木工程师兼物理学家菲涅耳所发展的波动光学体系逐 渐被普遍接受。 10，1865年，英国物理学家麦克斯韦建立了光的电磁理论。 11，1900年，德国柏林大学教授普朗克建立了量子光学。 12， 1905年，德国物理学家爱因斯坦提出光量子（光子）理论。 13，1925年，德国理论物理学家玻恩提出了波粒二象性的几率解释，建立了波动性与微粒性之间的联系。14，1960年，美国物理学家梅曼研制成第一台红宝石激光器，给光学带来了一次革命，大大推动了光学以 及其他科学的发展。 15，激光是20世纪以来，继原子能、计算机、半导体之后，人类的又一重大发明。激光一问世，就获得了 异乎寻常的飞快发展，激光的发展不仅使古老的光学科学和光学技术获得了新生，而且导致整个一门新兴 产业的出现。 ●光学作为一门学科包含的内容非常多，作为在工程上应用的一个分支——工程光学， 内容主要包括几何光学、典型光学系统、光度学等等。 ●随着机械产品的发展，出现越来越多的机、电、光结合的产品。 ●光学手段越来越多用于机电装备的检测、传感、测量。 ●掌握好光学知识，为今后进一步学习机电光结合技术打好基础，也将会有更广阔的 适应面。 第二节光线和光波 1，光的本质 ●光和人类的生产、生活密不可分； ●人类对光的研究分为两个方面：光的本性，以此来研究各种光学现象，称为物理光学；光的传播规律 和传播现象称为几何光学。 ●1666年牛顿提出的“微粒说” ●1678年惠更斯的“波动说” ●1871年麦克斯韦的电磁场提出后，光的电磁波 ●1905年爱因斯坦提出了“光子”说 ●现代物理学认为光具有波、粒二象性：既有波动性，又有粒子性。 ●一般除研究光与物质相互作用，须考虑光的粒子性外，其它情况均可以将光看成是电磁波。 ●可见光的波长范围：380-760nm
工程光学实验教材
实验一自组望远镜 (测量实验) 一、实验目的 了解望远镜的基本原理和结构，并掌握其调节、使用和测量它的放大率的方法。 二、实验原理 最简单的望远镜是由一片长焦距的凸透镜作为物镜，用一短焦距的凸透镜作为目镜组合而成。远处的物经过物镜在其后焦面附近成一缩小的倒立实像，物镜的像方焦平面与目镜的物方焦平面重合。而目镜起一放大镜的作用，把这个倒立的实像再放大成一个正立的像，如图五所示。 三、实验仪器 1、带有毛玻璃的白炽灯光源S 2、毫米尺F L=7mm 3、二维调整架：SZ-07 4、物镜Lo：f o=225mm 5、二维调整架：SZ-07 6、测微目镜Le：（去掉其物镜头的读数显微镜） 7、读数显微镜架: SZ-38 8、滑座：TH70 9、滑座：TH70Y 10、滑座：TH70Y 11、滑座：TH70 12、白屏：SZ-13 四、仪器实物图及原理图
图四 五、实验步骤 1、把全部器件按图四的顺序摆放在导轨上，毫米尺竖直放置，靠拢后目测调至共轴，把 标尺放在毫米尺一侧。 2、把F和Le的间距调至最大，沿导轨前后移动Lo，使一只眼睛通过Le看到清晰的完 整毫米尺上的刻线。 3、再用另一只眼睛看标尺，读出测微目镜看到的像在标尺上的尺寸。 六、数据处理 毫米尺尺寸AB；像在标尺上的尺寸A＂B＂ 望远镜放大倍率M= A＂B＂/AB 七、实验结果： 1、数据：毫米尺尺寸AB=2mm;像在标尺上的尺寸A＇＇B＇＇＝101cm 所以，望远镜放大倍率M=A＇＇B＇＇／AB=10/2=5倍 2、观察到的现象：
八、遇到的问题及心得体会： 1、开始实验时，由于各个仪器的间距摆放不合理，导致得不到想要的实验结果，最后看了实验册，重新摆放仪器； 2、移动透镜的速度过快，使得我们看不到实验现象，也就没法组成望远镜，最后经过老师的指导，我们缓慢移动透镜； 3、由于不知道会看到什么样的实验现象，以至于我们看到了微小的现象，以为不是我们想要的实验结果，再次导致没有做出来； 4、最终在老师的一再指导下，我们终于自组成功望远镜，且通过观察我们得到规律： 凸透镜成像规律：物距大于二倍焦距时成缩小实像。
实验一光学实验主要仪器、光路调整与技巧 1.引言 不论光学系统如何复杂，精密，它们都是由一些通用性很强的光学元器件组成的，因此，掌握一些常用的光学元器件的结构，光学性能、特点和使用方法，对于安排实验光路系统时，正确的选择和使用光学元器件具有重要的作用。 2.实验目的 1)掌握光学专业基本元件的功能； 2)掌握基本光路调试技术，主要包括共轴调节和调平行光。 3.实验原理 3.1光学实验仪器概述: 光学实验仪器主要包括：光源，光学元件，接收器等。 3.1.1常用光源 光源是光学实验中不可缺少的组成部分，对于不同的观测目的，常需选用合适的光源，如在干涉测量技术中一般应使用单色光源，而在白光干涉时又需用能谱连续的光源（白炽灯）；在一些实验中，对光源尺寸大小还有点、线、面等方面的要求。光学实验中常用的光源可分为以下几类： 1）热辐射光源 热辐射光源是利用电能将钨丝加热，使它在真空或惰性气体中达到发光的光源。白炽灯属于热辐射光源，它的发光光谱是连续的，分布在红外光、可见光到紫外光范围内，其中红外成分居多，紫外成分很少，光谱成分和光强与钨丝温度有关。热辐射光源包括以下几种：普通灯泡，汽车灯泡，卤钨灯。 2）热电极弧光放电型光源 这类光源的电路基本上与普通荧光灯相同，必须通过镇流器接入220V点源，它是使电流通过气体而发光的光源。实验中最常用的单色光源主要包括以下两种：纳光灯（主要谱线：589.3nm、589.6nm），汞灯（主要谱线：623.4nm、579.0nm、577.0nm、546.1nm、491.6nm、435.8nm、407.9nm、404.7nm） 3）激光光源 激光（Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation，缩写：LASER)，是指通过辐射的受激辐射而实现光放大，即受激辐射的光放大。激光器作为一种新型光源，与普通光源有显著的差别。它是利用受激辐射的原理和激光腔的滤波效应，使所发光束具有一系列新的特点。①激光器发出的光束有极强的方向性，即光束的发散角很小；②激光的单色性好，或者说相干性好，其相干长度可以达十米甚至数百米；③激光器的输出功率密度大，即能量高度集中。所以激光光源是一种单色性和方向性都好的强光源，已应用于许多科技及生产领域
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
工程光学Ι复习要点 基本概念汇总 一、四大定律；光路可逆；全反射； 二、光轴；符号规则；如射角；孔径角；视场角；物距；像距；物高；像高； 近轴光线；近轴区域；共轭关系；垂轴放大率；轴向方法率；角放大率；拉赫不变量； 三、基点基面（焦点、主点、节点、焦面、主面）；焦距；光焦度；牛顿公 式；高斯公式；焦物距；焦像距；等效光组（组合光组）；
四、平面镜；双面镜；反射棱镜；折射棱镜；光楔；主截面；屋脊棱镜；等 效空气层；偏向角；色散； 五、孔径光阑；入瞳；出瞳；视场光阑；入窗；出窗；孔径角；孔径高度； 视场角；视场高度（物高、像高）；渐晕；渐晕系数（线渐晕）；渐晕光阑； 场镜；景深；焦深；理想像；清晰像； 六、像差；球差；彗差；像散场曲；畸变；位置色差；倍率色差；二级光谱； 色球差；像差曲线；子午面；弧矢面；
七、近视；远视；近点；远点；屈光度；分辨力；视放大率；有效放大率； 数值孔径；相对孔径；光圈数（F数）；出瞳距； 系统工作原理汇总 远摄系统；反远距系统；望远系统；焦距测量系统；物方远心光路；像方远心光路；景深产生的原理；焦深产生的原理；人眼成像系统（正常、近视、远视）；近视眼校正系统；远视眼校正系统；放大镜工作原理；显微镜工作原理；望远镜工作原理；目镜视度调节原理；临界照明；克拉照明；照相系统的调焦原理
方法汇总 全反射；单球面成像；共轴球面成像；反射球面成像（反射镜成像）；理想光组成像；薄透镜成像；组合光组、厚透镜成像及焦距主面计算；透镜组成像；平行平板成像；光楔的偏向角计算；孔径光阑的判断；入瞳、出瞳的计算；入窗、出窗的计算；视场大小的判断和计算；渐晕光阑的计算；棱镜大小的计算；景深、焦深的计算；视放大率的计算（放大镜、显微镜、望远镜）；有效放大率的计算；出瞳距的计算；通光口径的计算（物镜、目镜、分划板、棱镜、场镜） 作图汇总 作图求像；棱镜展开；棱镜坐标的判断；各种系统工作原理的光路图；
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
工程光学实验报告 最小偏向角法测棱镜折射率 1.测量原理 从几何光学可知，棱镜的玻璃折射率n与棱镜顶角A及最小偏向角之间有如下的关系： 在不同波长的单色光照明下，在分光仪上测得A和，即可利用上式求得 不同波长的玻璃折射率。 2.实验仪器设备 ①分光仪：利用光的反射、折射、衍射和干涉原理进行角度测量的仪器。它主要由下列几个部分组成：自准直望远镜，平行光管，载物台，度盘和游标盘。望远镜通过支臂与度盘固定在一起，组成仪器的照准部。它与游标盘和棱镜台可分别绕度盘的垂直轴旋转，转过的角度由游标盘和度盘读出（游标精度为1’，度盘每格值为30’），每次读数要在对径方向上二个游标上读数，然后取其平均值，这样可消除度盘的偏心误差，且要在度盘的三个不同位置上读数，以消除度盘的刻度误差，轴的晃动误差等，仪器上各运动部分备有锁紧、微动和调整装置的螺钉。 ②光源： a.用钠光灯作照明光源测量D光折射率，钠光谱线λ=0.6328μ。
b.自准直望远镜照明光源为6.3伏白炽灯及变压器。 3.实验步骤 第一步：调整： ①接上光源b； ②目镜调焦； ③望远镜调焦，用自准直法将目镜分划板正确地调焦在物镜焦面上，即使望远镜物镜对无穷远调焦； a.粗调望远镜光轴，使其位置适中（通过上、下、左、右调节螺钉）； b.棱镜台上放一平行平板玻璃，工作面正对望远镜，观察目镜分划板上 十字丝与反射回来的像是否同时清晰，若不同时清晰，则移动目镜镜管，直至同时清晰为目。 ④使望远镜瞄准轴与度盘轴相互垂直； 当用平行平板使望远镜调焦无穷远时，则锁紧螺钉6，使棱镜台与游标盘连在一起，通过目镜观察分划板上十字丝和其反射像水平线是否精确对称，若不对称则用半修法校正（即不对称量由望远镜和棱镜台各负责校正一半），它可通过调整螺钉达到，然后将棱镜台连同游标盘带平行平板转过去180
第一章 波的基本性质 一. 填空题 1 某介质的介电常数为ε，相对介电常数为r ε，磁导率为μ，相对磁导率为r μ，则光波在该介质中的传播速度v = ）；该介质的折射率n =。 2 单色自然光从折射率为n 1的透明介质1入射到折射率为n 2的透明介质2中，在两介质的分界面上，发生（反射和 折射）现象；反射角r θ、透射角t θ和入射角i θ的关系为（r i θθ=，12sin sin i t n n θθ=）；设12,υυ分别为光波在 介质1、介质2中的时间频率，则12υυ和的关系为（12υυ=）；设12,λλ分别为光波在介质1、介质2中的波长，则12λλ和的关系为（11 22n n λλ=）。 3 若一束光波的电场为152cos 210π????=?- ???? ?? ? r r z E j t c ,则，光波的偏振状态是振动方向沿（y 轴）的（线）偏振光； 光波的传播方向是（z 轴）方向；振幅是（2）v m ；频率是（1510）Hz ；空间周期是（7310-?）m ；光速是（8310?）m/s 。 4 已知为波长632.8nm 的He-Ne 激光在真空中的传播速度为3.0x108m/s ，其频率为4.74x1014Hz ；在折射为1.5的透明 介质中传播速度v 为2.0x108m/s ，频率为4.74x1014Hz ，波长为421.9nm ； 5 一平面单色光波的圆频率为ω、波矢为k ，其在真空中的光场E 用三角函数表示为 )cos(0r k t E E ?-=ω，用 复数表示为)(exp 0t r k i E E ω-?=；若单色球面(发散)光波的圆频率为ω、波矢为，其在真空中的光场E 用三角函数表示为 )cos()(1r k t E E ?-=ω，用复数表示为)(ex p 1t r k i r E E ω-?=； 6 一光波的波长为500nm ，其传播方向与x 轴的夹角为300，与y 轴的夹角为600，则其与z 轴的夹角为900，其空间 频率分别为1.732x106m -1、1x106m -1、0； 7 玻璃的折射率为n ＝1.5，光从空气射向玻璃时的布儒斯特角为________；光从玻璃射向空气时的布儒斯特角为 ________。 8 单色自然光从折射率为n 1的透明介质1入射到折射率为n 2的透明介质2中，在两介质的分界面上，发生现象； (),()()r t θθθi 反射角透射角和入射角的关系为；设12,υυ分别为光波在介质1、介质2中的时间频率，则12 υυ和的关系为；设12,λλ分别为光波在介质1、介质2中的波长，则12λλ和的关系为。 二. 选择题 1 []0exp ()E E i t kz ω=--与[]0exp ()E E i t kz ω=-+描述的是（C ）传播的光波。 A.沿正 z 方向；B.沿负z 方向； C.分别沿正z 和负z 方向； D.分别沿负z 和正z 方向。 2 光波的能流密度S r 正比于（B ）。 A ．E 或H B ．2E 或2H C ．2E ，与H 无关 D ．2H ，与 E 无关
1 、波面：点光源发出的光波向四周传播时，某一时刻其振动位相相同的点所构成的等相位面称为波阵面，简称波面。 2 、几何光学的四大基本定律 1 ）光的直线传播定律：在各向同性的均匀介质中，光是沿着直线传播的。 2 ）光的独立传播定律：不同光源发出的光在空间某点相遇时，彼此互不影响，各光束独立传播。 3 ）反射定律和折射定律（全反射）： 全反射：当光线从光密介质向光疏介质入射，入射角大于临界角时，入射到介质上的光会被全部反射回原来的介质中，而没有折射光产生。sinI m =n ’/n ，其中I m 为临界角。 3 、费马原理 光从一点传播到另一点，其间无论经历多少次折射和反射，其光程为极值。 4 、马吕斯定律 光线束在各向同性的均匀介质中传播时，始终保持着与波面正交，并且入射波面与出射波面对应点之间的光程均为定值。 5 、完善成像条件（3种表述) 1）、入射波面为球面波时，出射波面也为球面波； 2）、入射光束为同心光束时，出射光束也为同心光束； 3）、物点A 1及其像点A k ’之间任意二条光路的光程相等。 6 、单个折射面的成像公式（定义、公式、意义） r n n l n l n -= -''' r l l 21'1=+ ( 反射球面，n n -=' ) 7 、垂轴放大率成像特性： β>0,成正像，虚实相反；β<0,成倒像，虚实相同。|β|>1,放大；|β|<1，缩小。 注：前一个系统形成的实像，若实际光线不可到达，则为下一系统的虚物。 若实际光线可到达，则为下一系统的实物。 8 、理想光学系统两焦距之间的关系 n n f f ''-= 9 、解析法求像方法为何？（牛顿公式、高斯公式） 1）牛顿公式： 2）高斯公式： ' 11'1f l l =-
光学测试技术
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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。
实验一物镜焦距、截距的测定 一、实验目的 掌握用定焦距平行光管法测量光学系统焦距、截距的方法 二、实验内容 掌握测量方法，做好测量前的准备工作，测量给定的照相物镜、望远物镜和显微物镜的象方焦距和截距、物方焦距和截距。 三、实验原理 测量焦距的方法很多，其中的定焦距平行光管法、（即放大率法）测量范围大，测量精度高，相对误差一般在1％以下，是目前常用的方法，其测量原理如图1－1。 图1－1焦距截距的测定原理图 其中O 是平行光管物镜，L 是被测透镜，y0 是位于平行光管物镜焦平面上的一对刻线的间隔距离。y0 经过平行光管物镜后成像在无限远处，再经过被测透镜L 后，在它的焦平面上得到y0 的像y`。这种方法的原理就是通过测量像y`的大小，然后计算出被测透镜的焦距。 从图1－1 看出下面两个关系式，用作图成像的方法很容易得出： w=w` （1－1） 这就是用定焦距平行光管法测定焦距所用的公式，其中f0`是平行光管物镜的焦距，是已知的。Y0 是位于平行光管物镜焦平面处的分划板上的一对刻线的间隔距离，它的大小也是事先已知的。Y`是这对刻线y0 经过被测透镜后所成的像，如果能测量出此像y`的大小，那么就很容易用公式（1－1）计算出被测透镜的焦距f`。 利用本公式及方法，可以测量正负透镜、望远物镜、照相物镜、放映物镜，各种目镜的焦距。应当注意要正确选择测量显微镜的物镜，使之与被测光学系统相匹配。如测负焦距系统使要选择长工作距的显微物镜。这是因显微物镜的倍率不同，故（1－1）式变化如下 （1－2） 式中：β――――――测量显微镜放大倍数 四、实验设备 焦距仪、待测物镜（照相物镜、照相物镜、显微物镜） 焦距仪结构示意如图1－2，它包括一个平行光管、一个透镜夹持器、一个带有目镜的读数显微镜和把它们连在一起的一根带有长度刻尺的导轨组成。
第十二章 光的衍射 1． 波长为500nm 的平行光垂直照射在宽度为0.025mm 的单缝上，以焦距为50cm 的会 聚透镜将衍射光聚焦于焦面上进行观察，求（1）衍射图样中央亮纹的半宽度；（2）第一亮纹和第二亮纹到中央亮纹的距离；（3）第一亮纹和第二亮纹的强度。 解：（1）零强度点有sin (1,2, 3....................)a n n θλ==±±± ∴中央亮纹的角半宽度为0a λ θ?= ∴亮纹半宽度29 0035010500100.010.02510 r f f m a λ θ---???=??===? （2）第一亮纹，有1sin 4.493a π αθλ = ?= 9 13 4.493 4.493500100.02863.140.02510rad a λθπ--??∴= ==?? 2 1150100.02860.014314.3r f m mm θ-∴=?=??== 同理224.6r mm = （3）衍射光强2 0sin I I αα?? = ??? ，其中sin a παθλ= 当sin a n θλ=时为暗纹，tg αα=为亮纹 ∴对应 级数 α 0 I I 0 0 1 1 4.493 0.04718 2 7.725 0.01694 . . . . . . . . . 2． 平行光斜入射到单缝上，证明：（1）单缝夫琅和费衍射强度公式为 2 0sin[(sin sin )](sin sin )a i I I a i πθλπθλ?? -??=????-?? 式中，0I 是中央亮纹中心强度；a 是缝宽；θ是衍射角，i 是入射角（见图12-50） （2）中央亮纹的角半宽度为cos a i λ θ?=
光学仪器专业基础知识 一、填空题（共15题，每题2分） 1.1阿贝（Abbe）原则是指测量轴线在上，根据这一原则，判别万能测量显微镜是否符合？。 1.2 不论立式光学计还是接触式干涉仪，其工作台均有平面度要求，那么平面度是指包容且距离为最小的两之间的距离。 1.3 投影仪光路的基本原理是由照明系统和投影系统两部分组成。而照明系统是由组成；投影系统是由组成。 1.4 不论哪种长度计量的光学仪器，检定和使用时均有室温要求，倘若室温偏离标准温度20℃时，会出现误差；室温时高时低，这引起误差。 1.5 不论何种量仪，均规定了示值误差这一技术要求，那么示值误差是以和之间的差值确定。 1.6 光学计的结构原理，是光学原理和 正切原理的组合。 1.7 光学分度头的示值误差，主要由和
组成的。 1.8 接触式干涉仪的测力为；当分度值为 0.05μm时；在示值范围内的测力变化不超过。 1.9 接触式干涉仪的工作台是可换的，通常备有三种，其中一种为筋形工作台，另两为、。筋形工作台的平面度用检定。 1.10 立式光学计的可升降的工作台,其升降范围应不小于 ；具有凸轮升降机构的光管升降范围应不小于。 1.11万能测量显微镜读数装置，其示值误差不超过，用检定。 1.12 万能测长仪的测量轴与基座导轨面的平行度，在100mm 长度上不大于。用检定。 1.13 工具显微镜的测量刀，用于螺纹测量的，其刻线至刀口的距离为；用于圆锥度测量的，其刻线至刀口的距离为。 1.14 工具显微镜是一种多用途的光学机械式两座标测量仪器，对于零件形状以方法测量；对于直径或圆锥度用法测量。 1.15 光学仪器中的物镜或目镜，其中心称。焦点到的距离叫焦距。
高考物理光学知识点之物理光学基础测试题含解析(5) 一、选择题 1．已知单色光a的频率低于单色光b的频率，则（） A．通过同一玻璃三棱镜时，单色光a的偏折程度小 B．从同种玻璃射入空气发生全反射时，单色光a的临界角小 C．通过同一装置发生双缝干涉，用单色光a照射时相邻亮纹间距小 D．照射同一金属发生光电效应，用单色光a照射时光电子的最大初动能大 2．下列关于电磁波的说法正确的是 A．电磁波是横波 B．电磁波只能在真空中传播 C．在真空中，电磁波的频率越大，传播速度越大 D．在真空中，电磁波的频率越大，传播速度越小 3．下列说法正确的是() A．电磁波在真空中以光速c传播 B．在空气中传播的声波是横波 C．光需要介质才能传播 D．一束单色光由空气进入水中，传播速度和频率都改变 4．下列现象中，属于光的色散现象的是（） A．雨后天空出现彩虹 B．通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹 C．海市蜃楼现象 D．日光照射在肥皂泡上出现彩色条纹 5．甲、乙两单色光分别通过同一双缝干涉装置得到各自的干涉图样，相邻两个亮条纹的中心距离分别记为Δx1和Δx2，已知Δx1＞Δx2。另将两单色光在真空中的波长分别用λ1、λ2，在同种均匀介质中传播的速度分别用v1、v2，光子能量分别用E1、E2、在同种介质中的折射率分别用n1、n2表示。则下列关系正确的是 A．λ1<λ2 B．v1
工程光学实验I复习提纲 考试形式：闭卷考试时间: 120 分钟 题型大致分布：填空24分简答20分综合56分 要求：必须在答题纸上作答，否则无效； 作图题必须使用铅笔直尺作图，否则零分。 椭偏仪： 1．椭圆偏振测量（椭偏术）是研究光在两媒质界面发生的现象及介质特性的一种光学方法，其原理是利用偏振光在界面反射或透射时发生的偏振态的改变。 2．椭偏仪实验中检偏器读数头位置的调整与固定时，使激光束按布儒斯特角(约57) 入射到黑色反光镜表面并反射入望远镜到达半反目镜上成为一个圆点。 3．椭偏仪实验中，圆偏振光的获得使入射光的振动平面和四分之一波片的光轴成45度角。 4．椭偏仪实验中，将被测样品，放在载物台的中央，旋转载物台使望远镜和平行光管夹角为 45度。 5．测量薄膜厚度和折射率实验中，椭偏参数为Ψ和Δ。（写字母）， 6．椭偏术。 椭偏术是研究光在两媒质界面发生的现象及介质特性的一种光学方法。7．下图为椭偏仪结构，请写出1-10仪器名称。 1 半导体激光器 2平行光管 3起偏器读数头（与6可换用） 4 1/4波片读数头 5氧化锆标准样 6检偏器读数头 7望远镜筒 8 半反目镜 9光电探头 10信号线 11分光计 12 数字式检流计
平行光管： 1．凸透镜的鉴别率角值表达式。 " 206256 ' 2 f a = θ 2．根据衍射理论和瑞利准则，仪器的最小分辨角。 D λ θ22 .1 = 3．平行光管有4种分划板。 4．简述什么是光学系统的鉴别率。 答：光学系统能够把这种靠得很近的两个衍射花样分辨出来的能力，称为光学系统的鉴别率。 5．画出平行光管测量凸透镜焦距的原理图，并写出焦距表达式。 答： （分） ' ' y y f f ? 式中f为被测透镜焦距，'f为平行光管焦距实测值，'y为玻罗板上所选用线距实测值（' ' 'Y B A=），y为测微目镜上玻罗板低频线的距离（Y AB=，即测量 测微目镜 焦距 被测凸透镜 焦距 平行光管物镜 玻罗板 .4 ) ( .3 )' ( .2 .1f f A B f α 'α 'f ' B 1 2 3 4α
第一章小结（几何光学基本定律与成像概念） 1、光线、波面、光束概念。 光线：在几何光学中，我们通常将发光点发出的光抽象为许许多多携带能量并带有方向的几何线。 波面：发光点发出的光波向四周传播时，某一时刻其振动位相相同的点所构成的等相位面称为波阵面，简称波面。 光束：与波面对应所有光线的集合称为光束。 2、几何光学的基本定律（内容、表达式、现象解释） 1）光的直线传播定律：在各向同性的均匀介质中，光是沿着直线传播的。 2）光的独立传播定律：不同光源发出的光在空间某点相遇时，彼此互不影响，各光束独立传播。 3）反射定律和折射定律（全反射及其应用）： 反射定律：1、位于由入射光线和法线所决定的平面内；2、反射光线和入射光线位于法线的两侧，且反射角和入射角绝对值相等，符号相反，即1'-1。 全反射：当满足1、光线从光密介质向光疏介质入射，2、入射角大于临界角时，入射到介质上的光会被全部反射回原来的介质中，而没有折射光产生。sinl m=n7n，其中Im为临界角。 应用：1、用全反射棱镜代替平面反射镜以减少光能损失。（镀膜平面反射镜只能反射90%左右的入射光能）2、光纤 折射定律：1、折射光线位于由入射光线和法线所决定的平面内；2、折射角的正弦和入射角的正弦之比与入射角大小无关，仅由两种介质的性质决定。n'inI 'nsinl 应用：光纤
4）光路的可逆性 光从A点以AB方向沿一路径S传递，最后在D点以CD方向出射，若光从D点以CD 方向入射，必原路径S传递，在A点以AB方向出射，即光线传播是可逆的。 5）费马原理 光从一点传播到另一点，其间无论经历多少次折射和反射，其光程为极值。（光是沿着光程为极值（极大、极小或常量）的路径传播的），也叫“光程极端定律”。 6）马吕斯定律 光线束在各向同性的均匀介质中传播时，始终保持着与波面的正交性，并且入射波面与出射波面对应点之间的光程均为定值。 折/反射定律、费马原理和马吕斯定律三者中的任意一个均可以视为几何光学的一个基本定律，而把另外两个作为该基本定律的推论。 3、完善成像条件（3种表述） 1）、入射波面为球面波时，出射波面也为球面波； 2）、入射光束为同心光束时，出射光束也为同心光束； 3）、物点A1及其像点Ak '之间任意二条光路的光程相等。 4、应用光学中的符号规则（6条） 1）沿轴线段（L、L'、门：规定光线的传播方向自左至右为正方向，以折射面顶点0为原点。 2）垂轴线段（h）:以光轴为基准，在光轴以上为正，以下为负。 3）光线与光轴的夹角（U、U、:光轴以锐角方向转向光线，顺时针为正，逆时针为负。 4）光线与法线的夹角（I、丨、:光线以锐角方向转向法线，顺时针为正，逆时针为负。
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]
目录 第一章基本光学测试技术 (2) 第二章光学准直与自准直 (5) 第三章光学测角技术 (9) 第四章：光学干涉测试技术 (12) 第六章：光学系统成像性能评测 (15)
第一章 基本光学测试技术 ? 对准、调焦的定义、目的； 对准又称横向对准，是指一个对准目标（？）与比较标志（？）在垂直瞄准轴（？）方向像的重合或置中。例：打靶、长度度量 人眼的对准与未对准： 对准的目的：1.瞄准目标（打靶）； 2.精确定位、测量某些物理量（长度、角度度量）。 调焦又称纵向对准，是指一个目标像（？）与比较标志（？）在瞄准轴（？）方向的重合。 人眼调焦： 调焦的目的 ：1.使目标与基准标志位于垂直于瞄准轴方向的同一个面上，也就是使二者位 于同一空间深度； 2.使物体（目标）成像清晰； 3.确定物面或其共轭像面的位置——定焦。 12 1'2' 1'P 2' 2' '
?人眼调焦的方法及其误差构成； 常见的调焦方法有清晰度法和消视差法。 清晰度法是以目标与比较标志同样清晰为准。调焦误差是由于存在几何焦深和物理焦深所造成的。 消视差法是以眼镜在垂直平面上左右摆动也看不出目标和标志有相对横移为准的。误差来源于人眼的对准误差。 （消视差法特点： 可将纵向调焦转变为横向对准； 可通过选择误差小的对准方式来提高调焦精确度； 不受焦深影响） ?对准误差、调焦误差的表示方法； 对准误差的表示法：人眼、望远系统用张角表示； 显微系统用物方垂轴偏离量表示； 调焦误差的表示法：人眼、望远系统用视度表示； 显微系统用目标与标志轴向间距表示； ?常用的对准方式； 常见的对准方式有压线对准，游标对准，夹线对准，叉线对准，狭缝叉线对准或狭缝夹线对准。 ?光学系统在对准、调焦中的作用； 提高对准、调焦精度，减小对准、调焦误差。 ?提高对准精度、调焦精度的途径； 使用光学系统进行对准，调焦；光电自动对准、光电自动调焦； ?光具座的主要构造； 平行光管（准直仪）；带回转工作台的自准直望远镜（前置镜）；透镜夹持器；带目镜测微器的测量显微镜；底座 ?平行光管的用途、简图； 作用是提供无限远的目标或给出一束平行光。 简图如下：