高级物理实验报告一
——声光效应
——电子逸出功测定
——光学全息照相
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实验一：声光效应的研究
光通过某一受到超声波扰动的介质时，会发生衍射现象，这种现象称为声光效应。利用声光效应可以制成的声光器件，如声光调制器、声光偏转器和谐调滤光器等。声光效应还可用于控制激光束的频率、方向和强度等方面。在激光技术、光信号处理和集成光通讯技术等方面有着重要的应用。
一、 实验目的
1． 了解声光效应的原理；
2． 测量声光器件的衍射效率和带宽及对光偏转的研究； 3． 利用声光效应测量声波在介质中的传播速度。
二、 实验仪器
He-Ne 激光电源，声光器件，CCD 光强分布测量仪，高频功率信号源，示波器，频率 计。
三、实验原理
当超声波在介质中传播时，将引起介质的弹性应变，这种应变在时间上和空间上是周期性的变化，并且导致介质的折射率也发生相应的变化。当光束通过有超声波的介质后就会产生衍射现象，这就是声光效应。有超声波传播的介质如同一个相位光栅。
光被弹性声波衍射有二种类型，当超声波频率较高时，产生布拉格（Bragg ）型衍射；当超声波频率较低时，产生喇曼―奈斯（Raman-Nath ）型衍射。
Bragg 衍射相当于体光栅情况，而Raman-Nath 衍射相当于薄光栅情况。两种光栅情况如图
1所示。由于光波速度远大于声波速度约105
倍，所以在光波通过介质的时间内，介质在空间上的周期变化可看成是固定的。对于Bragg 衍射，当声光的距离满足λλ22s L >，而且入射光束
相对于超声波波面以θ角斜入射时，入射光满足Bragg 条件
)1(sin 2n
s λ
θλ=
式中λ为光波的波长，s λ为声波的波长，固体介质的折射率为n 。Bragg 衍射只存在1级的衍射光。当声波为声行波时，只有+1级或-1级衍射光,如图2所示。当声波为声驻波时，±1级衍射光同时存在，而且衍射效率极高。只要超声功率足够高，Bragg 衍射效率可达到100%。所以实用的声光器件一般都采用Bragg 衍射。而对于Raman-Nath 衍射，满足条件 )2(sin s
m
λλθ±=
时出现衍射极大。式中m 为衍射级数。
Raman-Nath 衍射效率低于Bragg 衍射效率。其中1级衍射光的衍射效率01I I 最大不超过35%，但这种衍射没有Bragg 条件的限制，所以对入射角要求不严格，调整方便。
图2 Bragg 衍射
对于Bragg 衍射，当Bragg 角θ很小时，衍射光相对于入射光的偏转角Φ为 s s
s f nv 02λλλ
θ=≈
=Φ （3） 式中v s 为超声波的波速，f s 为超声波的频率。在Bragg 衍射下，一级衍射的光衍射效率为
???
?
??
?
?=H
LP M s
2sin 202λπη （4） 式中P s 为超声波的功率，L 和H 为超声换能器的长和宽，M 2 为反映声光介质本身性质的一
常数，δ
ρs
v P n M 2
62=，ρ为介质密度，P 为光弹系数。 以上讨论的是超声行波衍射的情况，实际上，介质中也可能出现超声驻波衍射的情况。
超声驻波对光的衍射也产生Raman-Nath 衍射和Bragg 衍射，而且各衍射光的方向的方位角 和超声波的频率的关系与超声行波的情况相同。
由（3）式和（4）式可以看出，采用Bragg 衍射，通过改变超声波的频率和功率，可分 别实现对激光束方向的控制和强度的调制。 1． 声光器件
本实验采用的声光器件中的声光介质为钼酸铅，吸声材料的作用是吸收通过介质传播到端面的超声波以建立超声行波。压电换能器又称超声发生器，是由铌酸锂压电晶体制成。它的作用是将高频功率信号源的电功率转换成声功率，并在声光介质中建立超声场。
声光器件有一个衍射效率最大的工作频率，此频率称为声光器件的中心频率f co ，对于其他频率的超声波，其衍射效率将降低。一般认为衍射效率（或衍射光的相对光强）下降3dB ( 即衍射效率降到最大值的2
1
) 时两频率间的间隔为声光器件的带宽。
2． 高频功率信号源
S02000功率信号源的频率范围为80-120MHz ，最大输出功率1W 。面板上的毫安表读数 可作功率指示用，读数值×10等于毫瓦数。 3． CCD 光强分布测量仪
LM601 CCD 光强分布测量仪是一个线阵CCD 器件，它可在同一时刻显示、测量各级衍
射光的相对光强分布，不受光源强度跳变、漂移的影响。对于衍射角度的测量有很高的精度。
四、实验内容
1． 观察超声衍射现象
按图3布置光路，调整激光器使光束经光阑后通过声光器件，观察Raman-Nath 衍射和Bragg 衍射，比较两种衍射的实验条件和特点。 2． 测量介质中超声的声速
在Bragg 衍射下，测量衍射光相对于入射光的偏转角Φ与超声波频率（即电信号频 率）f s 的关系曲线，并计算声速v s 。（注：由于实验采用的声光器件性能不够完善，Bragg 衍射不是理想的，可能会出现高级次衍射光等现象。所以，在调节Bragg 衍射时使1 级衍射光最强即可。）
3． 测量声光器件的带宽和中心频率
在Bragg 衍射下，固定超声波功率，测量衍射光相对于零级衍射光相对强度与超声波频率的关系曲线，并定出声光器件的带宽和中心频率。
将超声波频率固定在中心频率上，测出衍射光强与超声波功率的关系曲线。
五：实验数据记录及处理
1. 在布喇格衍射下，固定超声波功率，测量衍射光相对于0级衍射光的相对强度与超声波的
频率，作出其d s I f -关系曲线图，并确定声光器件的中心频率及带宽。
数据记录如下：
s f
d I
s f
d I
s f
d I
s f
d I
90.0 6.62 94.5 7.80 100.0 9.36 105.0 8.03 91.5 6.91 96.0 8.32 100.4 9.40 106.5 7.57 92.0 7.08 97.5 8.80 102.0 9.03 108.0 7.02 93.0
7.38
99.0
9.18
103.5
8.52
110.0
6.60
绘制出d s I f -关系曲线图如下：
从而确定出声光器件的中心频率0f = 100.4MHz (仪器铭牌给出参考值为0f = 100.0MHz)
带宽（衍射效率降到最大值的1/2时）s f =[(100.4-90.2)+(109.8-100.4)]/2=9.8MHz
衍射光相对强度与超声波频率关系曲线
6.5
77.588.599.590
95100
105110超声波频率(MHz)
衍射光相对强度
s
f d I
3. 在布喇格衍射下，将功率信号源的超声波频率固定在声光器件的中心频率上，记录衍射0级光光强（I 0）和1级光光强度（I 1）以及超声波功率（s P ）,并作出其其相对声光调制曲线（s P 近似地用功率信号源的板流s i 标征）。 数据记录如下：
I 0 I 1 s P
I 0 I 1 s P
7.0 0 4.76 3.98 50 6.32 10 4.14 4.80 60 6.02 2.30 20 3.45 5.34 70 5.71 2.86 30 3.01 6.22 80 5.23
3.26
40
3.10
6.30
90
绘制出d s I f 关系曲线图如下：
实验二: 电子逸出功测定
【实验目的】
1、了解热电子发射规律。
2、掌握逸出功的测量方法。
3、学习一种数据处理方法。 【实验原理】
衍射光相对强度与超声波功率的相对声光调制曲线
01234567
8020406080100
超声波相对功率
衍射光相对光强
1I 0
I d I s
P
若真空二极管的阴极(用被测金属钨做成)通以电流加热，并在阳极上加正电压，则在连结两个电极的外电路中就有电流通过，如图1-4-1所示。这种电子从加热金属中发射出来的现象，称热电子发射。研究热电子发射的目的之一，就是要选择合适的阴极材料。逸出功是金属的电子发射的基本物理量。
1、 电子的逸出功
根据固体物理学中金属电子理论，金属中传导电子的能量分布按费米-狄拉克(Fermi-Dirac )分布，即：
1
)2(421
233＋π＝－kT
W W F
e
W m h
dW
dN (1-4-1)
式中W F 称费米能级。
在绝对零度时，电子的能量分布如图1-4-2中的曲线(1)所示。此时电子所具有的最大动能为W F 。当温度升高时，电子的能量分布如图1-4-2中的曲线(2)所示。其中少数电子具有比W F 高的能量，并以指数规律衰减。
由于金属表面与外界(真空)之间存在势垒W b ，如图1-4-3。电子要从金属逸出，必须至少有能量W b 。从图1-4-3可看出，在绝对零度时，电子逸出金属表面，至少需要得到能量
W 0＝W b 一W F ＝e φ （1-4-2）
W 0(e φ)称为金属电子的逸出功，常用单位为电子伏特(eV)。它表征要使处于绝对零度下的具有最大能量的电子逸出金属表面所需给予的能量。e 为电子电荷，φ称逸出电位。
可见，热电子发射，就是利用提高阴极温度的办法，改变电子的能量分布，使其中一部分电子的能量大于W b ，从金属中发射出来。因此逸出功的大小，对热电子发射的强弱具有决定性的作用。
2、热电子发射公式
根据费米-狄拉克能量分布公式(1-4-1)，可以推导出热电子发射公式，称里查逊-杜什曼(Richardson-Dushman )公式。
kT
e e
AST I Φ－＝2
0 (1-4-3)
式中：I 0-热电子发射的电流强度(A)
图1-4-1 真空二极管工作原理
图1-4-2 费米能量分布曲线 图1-4-3 金属表面势垒
S-阴极金属的有效发射面积(cm 2
) k -玻尔兹曼常数 T -绝对温度
e φ-金属的逸出功
A-与阴极化学纯度有关的系数
原则上，只要测出I 0，A ，S ，T ，便可由(1-4-3)式计算出逸出功e φ，但困难的是A 和S 是难以直接测量的，所以，在实际测量中，常用下述的里查逊直线法确定e φ，以设法避开A 和S 的测量。
3、里查逊直线法
将(1-4-3)式两边除以T 2
，再取对数，得到
T 1004.5AS lg kT 30.2e AS lg T
I lg
32
0Φ－＝Φ－＝ (1-4-4) 从(1-4-4)式可以看出，20lg T I 与T 1成线性关系。如果以2
lg T
I 为纵坐标轴，T 1为横坐标轴作图，从得到的直线斜率即可求出电子的逸出功e φ值。A 和S 的影响只是使2
0lg T
I
―T 1直线平移。
4、发射电流I 0的测量
(1-4-3)式中的I 0是不存在外电场时的阴极热发射电流。无外场时，电子不断地从阴极发射出来，在飞向阳极的途中，必然形成空间电荷，空间电荷在阴极附近形成的电场，正好阻止热电子的发射，这就严重地影响发射电流的测量。为了消除空间电荷的影响，在阳极加一正电压，于是阳极和阴极之间形成一加速电场E a ，使电子加速飞向阳极。然而由于E a 的存在，使阴极发射电子得到助力，发射电流较无电场时大。这一现象称肖特基(Schottky )效应。
根据二极管理论，可以证明，在加速电场E a 的作用下，阴极发射的电流为
T
E I I a
a 39.4exp
0＝ (1-4-5)
式中I a 和I 0分别是加速电场为E a 和零时的阴极发射电流。对(1-4-5)式取对数，则
a a E T
I I 30.239.4lg lg 0＋＝ (1-4-6)
考虑到阴极和阳极共轴，且是园柱形，并忽略接触电势差和其它影响，则加速电场可表示为
1
2
1ln r r r U E a a ＝
(1-4-7)
式中r 1和r 2分别为阴极和阳极的半径；U a 为阳极电压。将(1-4-7)式代入(1-4-6)式，得到
1
210ln
30.239.4lg lg r r r T U I I a a ＋
＝ (1-4-8)
由(1-4-8)式可见，温度T 一定时，1g I a 与a
U 成线性关系。如图1-4-4所示。此直线的截距为1g I 0。由此便得到温度为T ，电场为零时的发射电流I 0。
5、温度T 的测量 由(1-4-3)式可知，阴极发射电流与T 有关，指数项中含有T ，对发射电流的影响很大。温度测量误差对结果影响很大。测量阴极温度的方法虽然不少，但精度都不高。本实验是以测量加热电流的方法来确定温度。给阴极通以电流I f ，在产生热量的同时，阴极还辐射热量。在发热功率和辐射功率达到平衡时，阴极达到一定的温度。电流I f 与温度T 有一定函数关系。有人已对纯钨丝的比加热电流作
过精确的测量。比加热电流为/
/
/
/f f f R P I ＝，其中/f P 为长为1cm ，直径为1cm 的阴极(称单位阴极)在一定温度下辐射的功率；/f R 为单位阴极的电阻；/f I 表示把单位阴极加热到一定温度所需的电流，单位为A/cm 。对于直径为D 的阴极，在一定温度下，加热电流为2
3/D I I f
f ＝。对于我们所用的真空二极管，其加热电流与温度的关系已测定，见表1-4-1。
表1-4-1标准二极管的加热电流与温度的关系
I f /A 0.50 0.55 0.60 0.65 0.70 0.75 0.80 T/K 1720 1800 1880 1960 2040 2120 2200
综上所述，要测定某金属材料的逸出功，应首先将其做成二极管阴极，然后测定加热电流I f ，查得对应的温度T ，再测得阳极电压U a 和发射电流I 0的关系，通过数据处理，得到I 0，最后用里查逊直线法求得逸出功。 【实验装置】
实验装置（WF —1型）如图1-4-5所示，包括标准二极管，灯丝加热电源，电流表，高压电源，检流计（微安表）和分流器等。
1、标准二极管
本实验所用的是一个特殊设计的直热式真空二极管，阴极用纯钨做成，阳极是与阴极共轴的园筒。为消除阴极的冷端效应和电场不均匀的边缘效应，在阳极两端各装一个保护环。工作时，保护环与阳极等电势，但其电流不被测量。
2、灯丝电源是连续可调的低压稳定电源，供给二极管阴极加热电流I f ，高压稳压电源，经分压器分压，提供阳极电压U a 。
3、微安表(G)用来测量阴极发射电流I a 。
4、分流器：由于测量中I a 的变化范围较
大，在微安表上并联一个分流器，用来扩大量
程。分流器的刻度为1，0.5，0.1，0.05，……等，表示流过微安表的电流为总电流的若干分之一，而被测的总电流为微安表示值的1／0.5，1／0.1，……倍。 【实验内容】
1、按图1-4-5接好线路，经检查无误后，接通电源予热10分钟。
图1-4-4 1g I a —a U 关系曲线
图1-4-5 实验装置连接图
2、取不同的灯丝电流I f (即对应于不同的温度T)，从0.50A 开始，每隔0.05A 测一次。对每一电流I f ，测阳极电压为20，30，40，……，120伏时的电流I a 。
注意，I f 不能超过0.80A ，以延长二极管寿命。每改变一次电流值，要恒温5发钟，使阴极达到热平衡。
3、用单对数坐标纸作lgI a －a U 直线，求出截距1g I 0，即求出不同电流I f 下的I 0，查出对应的温度T 。
4、作20lg
T I －T 1直线。求直线的斜率Δ(2
lg T
I )/Δ(T 1)。计算钨的逸出功e φ。 5、与公认值时e=4.54eV 比较，作误差分析。
【数据处理】
表1测定钨的逸出功
√
Ua If/A
0.60 0.62 0.64 0.66 0.68 0.70 0.72 4 Ia/A 3.20E-05 5.20E-05 8.50E-05 1.35E-04 2.10E-04 3.19E-04 4.78E-04 lgIa
-4.49485 -4.284 -4.07058 -3.86967 -3.67778 -3.49621 -3.32057 5 Ia/A 3.30E-05 5.40E-05 8.70E-05 1.38E-04 2.16E-04 3.29E-04 4.95E-04 lgIa
-4.48149 -4.26761 -4.06048 -3.86012 -3.66555 -3.4828 -3.30539 6 Ia/A 3.40E-05 5.60E-05 9.00E-05 1.42E-04 2.22E-04 3.39E-04 5.05E-04 lgIa
-4.46852 -4.25181 -4.04576 -3.84771 -3.65365 -3.4698 -3.29671 7 Ia/A 3.50E-05 5.70E-05 9.10E-05 1.45E-04 2.26E-04 3.45E-04 5.14E-04 lgIa
-4.45593 -4.24413 -4.04096 -3.83863 -3.64589 -3.46218 -3.28904 8 Ia/A 3.50E-05 5.80E-05 9.30E-05 1.47E-04 2.30E-04 3.51E-04 5.23E-04 lgIa
-4.45593 -4.23657 -4.03152 -3.83268 -3.63827 -3.45469 -3.2815 9 Ia/A 3.60E-05 5.90E-05 9.50E-05 1.50E-04 2.34E-04 3.57E-04 5.32E-04 lgIa
-4.4437 -4.22915 -4.02228 -3.82391 -3.63078 -3.44733 -3.27409 10 Ia/A 3.70E-05 6.00E-05 9.60E-05 1.52E-04 2.38E-04 3.63E-04 5.40E-04 lgIa
-4.4318 -4.22185 -4.01773 -3.81816 -3.62342 -3.44009 -3.26761 11 Ia/A 3.70E-05 6.10E-05 9.80E-05 1.55E-04 2.41E-04 3.71E-04 5.48E-04 lgIa
-4.4318
-4.21467
-4.00877
-3.80967
-3.61798
-3.43063 -3.26122
由图可知：0.60V时logI0=-4.474; 0.62V时logI0=-4.262; 0.64V时logI0=-4.055; 0.66V时
logI0=- 3.855;
0.68V时logI0=- 3.660; 0.70V时logI0=-- 3.479; 0.72V时logI0=- 3.307;
If/A 0.60 0.62 0.64 0.66 0.68 0.70 0.72 logIo -4.474 -4.262 -4.055 -3.855 -3.66 -3.479 -3.307 Io 3.36E-05 5.47E-05 8.81E-05 0.00014 0.000219 0.000332 0.000493 T 1880 1914 1945 1978 2010 2040 2074 log(Io/T^2) -11.0223 -10.8259 -10.6328 -10.4475 -10.2664 -10.0983 -9.94062
1/T 0.000532 0.000522 0.000514 0.000506 0.000498 0.00049 0.000482
根据表中数据作图如上：直线斜率：m=-21987
逸出电势：Φ==4.36 eV
逸出功：eV=4.36 eV
与逸出功公认值4.54eV比较，误差E r=3.96%
表3 阳极电压Ua与Ic关系表
Ua/v 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 Ic/A 0.110 0.136 0.156 0.175 0.193 0.211
Ic20.012100 0.018496 0.024336 0.030625 0.037249 0.044521
斜率：K=155.6；
阳极内半径a=3.9*10-3;线圈长度：l=1.47*10-2;;线圈数：N=990匝；线圈内半径：r1=0.021m;线圈外半径：r2=0.028m;真空磁导率：4μ
荷质比e/m=1.7588*1011（c/Kg）
K’=0.0197;K=*K’;
K=155.6;
所以e/m=2.108*1011；
实验三：光学全息照相
【实验目的】
1 了解全息照相的基本原理；
2. 学习全息照相的实验技术，拍摄合格的全息图；
3. 了解摄影暗室技术。
【实验仪器】
JQX－1型激光全息实验台，He-Ne激光器，光开关及DBD－I电脑多功能曝光定时器，分束镜一个，扩束镜两个，全反射镜两个，被摄物体（如：小鸡，小鸭等）及放置物体的底座，全息干版及底架，暗室技术使用的设备。
【实验光路图】
【实验原理】
全息照相的基本原理早在1948年就由伽伯（D.Gabor）发现，但是由于受光源的限制（全息照相要求光源有很好的时间相干性和空间相干性），在激光出现以前，对全息技术的研究进展缓慢，在60年代激光出现以后，全息技术得到了迅速的发展。目前，全息技术在干涉计量、信息存储、光学滤波以及光学模拟计算等方面得到了越来越广泛的应用。伽伯也因此而获得了1971年度的诺贝尔物理学奖。
一、全息照相与全息照相术
在介绍全息照相的基本原理之前，我们首先来看一下全息照相和普通照相有什么区别。总的来说，全息照相和普通照相的原理完全不同。普通照相通常是通过照相机物镜成像，在感光底片平面上将物体发出的或它散射的光波（通常称为物光）的强度分布（即振幅分布）记录下来，由于底片上的感光物质只对光的强度有响应，对相位分布不起作用，所以在照相过程中把光波的位相分布这个重要的信息丢失了。因而，在所得到的照片中，物体的三维特征消失了，不再存在视差，改变观察角度时，并不能看到像的不同侧面。全息技术则完全不同，由全息术所产生的像是完全逼真的立体像（因为同时记录下了物光的强度分布和位相分布，即全部信息），当以不同的角度观察时，就象观察一个真实的物体一样，能够看到像的不同侧面，也能在不同的距离聚焦。
全息照相在记录物光的相位和强度分布时，利用了光的干涉。从光的干涉原理可知：当两束相干光波相遇，发生干涉叠加时，其合强度不仅依赖于每一束光各自的强度，同时也依赖于这两束光波之间的相位差。在全息照相中就是引进了一束与物光相干的参考光，使这两束光在感光底片处发生干涉叠加，感光底片将与物光有关的振幅和位相分别以干涉条纹的反差和条纹的间隔形式记录下来，经过适当的处理，便得到一张全息照片。
二、全息照相的基本过程
具体来说，全息照相包括以下两个过程：
（一）波前的全息记录
利用干涉的方法记录物体散射的光波在某一个波前平面上的复振幅分布，这就是波前的全息记录。通过干涉方法能够把物体光波在某波前的位相分布转换成光强分布，从而被照相底片记录下来，因为我们知道，两个干涉光波的振幅比和位相差决定着干涉条纹的强度分布，所以在干涉条纹中就包含了物光波的振幅和位相信息。典型的全息记录装置如图2所示：从激光器发出的相干光波被分束镜分成两束，一束经反射、扩束后照在被摄物体上，经物体的反射或透射的光再射到感光底片上，这束光称为物光波；另一束经反射、扩束后直接照射在感光底片上，这束光称为参考光波。由于这两束光是相干的，所以在感光底片上就形成并记录了明暗相间的干涉条纹。干涉条纹的形状和疏密反映了物光的位相分布的情况，而条纹明暗的反差反映了物光的振幅，感光底片上将物光的信息都记录下来了，经过显影、定影处理后，便形成与光栅相似结构的全息图——全息照片。所以全息图不是别的，正是参考光波和物光波干涉图样的记录。显然，全息照片本身和原是物体没有任何相似之处。
（二）物光波前的再现
物光波前的再现利用了光波的衍射，如图3所示。用一束参考光（在大多数情况下是与记录全息图时用的参考光波完全相同）照射在全息图上，就好像在一块复杂光栅上发生衍射，在衍射光波中将包含有原来的物光波，因此当观察者迎着物光波方向观察时，便可看到物体的再现像。这是一个虚像，它具有原始物体的一切特征。此外还有一个实像，称为共轭像。应该指出，共轭波所形成的实像的三维结构与原物并不完全相似。
三、全息照相的主要特点和应用
全息照片具有许多有趣的特点：
1．片上的花纹与被摄物体无任何相似之处，在相干光束的照射下，物体图像却能如实重现。
2．立体感很明显（三维再现性），如某些隐藏在物体背后的东西，只要把头偏移一下，也可以看到。视差效应很明显。
3．全息图打碎后，只要任取一小片，照样可以用来重现物光波。犹如通过小窗口观察物体那样，仍能看到物体的全貌。这是因为全息图上的每一个小的局部都完整地记录了整个物体的信息（每个物点发出的球面光波都照亮整个感光底片，并与参考光波在整个底片上发生干涉，因而整个底片上都留下了这个物点的信息）。当然，由于受光面积减少，成像光束的强度要相应地减弱；而且由于全息图变小，边缘的衍射效应增强而必然会导致像质的下降。
4．在同一张照片上，可以重叠数个不同的全息图。在记录时或改变物光与参考光之间的夹角，或改变物体的位置，或改变被摄的物体等等，一一曝光之后再进行显影与定影，再现时能一一重现各个不同的图像。由于具有这些特点，全息照相术现在已经得到了广泛的应用。如前面提到的全息信息存储和全息干涉分析就是分别应用了所述的第三和第四个特点。
【实验记录】
物光 84.8cm+25.5cm+10.4cm=120.7cm
参考光 84.8cm+35.5cm=119.9cm
曝光时间：2s
显影时间：25s
定影时间：3min
【实验结果分析】
拍出来的全息照片图像模糊，而且曝光范围小，基本算失败。
分析实验失败原因有：
1．在设置光路扩束时，没有很好地把激光源发出的光扩束为平行光，导致相干效果下降，图像不清晰。
2．光路中使用过多反光镜导致光强过小，从而影响干涉效果。
3．曝光时间没有控制得很好，估计是曝光过短，导致成像不清晰。
4．在用清水清洗干版时水温没有严格控制在30C -32C ，影响实验结果。
使用异丙醇显影定影时，冲洗时间不够，导致成像范围过小，成像不清晰
全息照相实验报告 学院土环学院班级采矿1502 学号41501556 姓名殷苑文 一、实验目的与实验仪器 实验目的 1.了解全息照相的基本原理； 2.掌握全息照相方法及底片冲洗方法； 3.观察物象再现。 实验仪器 激光器，成套全息照相光具原件及隔振光学平台，白屏，硅光电池及电压表，全息干板，被照物体，显影液和定影液等。 二、实验原理（要求与提示：限400字以内，实验原理图须用手绘后贴图的方式） 全息记录 由光的波动理论知道，光波是电磁波。 一个实际物体发射或反射的光波比较复杂，但是一般可以看成是由许多不同频率的单色光波的叠加。因此，任何一定频率的光波都包含着振幅和位相两大信息。 全息照相的一种实验装置的光路如图1所示。激光器射出的激光束通过分光板分成两束，一束经透镜扩束后照射到被摄物体上，再经物体表面反射后照射到感光底片上，这部分光叫物光。另一束经反射镜改变光路，再由透镜扩大后直接投射到全息干版上，这部分光称为参考光。由于激光是相干光，物光和参考光在全息底片上叠加，形成干涉条纹。因为从被摄物体上各点反射出来的物光，在振幅上和相位上都不相同，所以底片上各处的干涉条纹也不相同。强度不同使条纹明暗程度不同，相位不同使条纹的密度、形状不同。因此，被摄物体反射光中的全部信息都以不同明暗程度和不同疏密分布的干涉条纹形式记录下来，经显影、定影等处理后，就得到一张全息照片。这种全息照片和普通照片截然不同，一般在全息照片上只有通过高倍显微镜才能看到明暗程度不同、疏密程度不同的干涉条纹。由于干涉条纹密度很高，所以要求记录介质有较高的分辨率，通常达1000 条线／毫米以上，故不能用普通照相底片拍摄全息图。
编号：QC/RE-KA5121 全息照相实验报告标准范本 The new situation in operation, especially the emergency, makes the information open and transparent by reporting the details, and then forms a closer cooperative relationship. （工作汇报示范文本） 编订：________________________ 审批：________________________ 工作单位：________________________
全息照相实验报告标准范本 使用指南：本报告文件适合在为规范管理，让所有人员增强自身的执行力，避免自身发展与集体的工作规划相违背，按固定模式形成日常报告进行上交最终实现及时更新进度，快速掌握所需了解情况的效果。文件可用word任意修改，可根据自己的情况编辑。 【实验目的】 1.了解全息照相的基本原理。 2.掌握全息照相以及底片的冲洗方法。 3.观察物象再现。 【实验仪器】 防震光学平台、氦氖激光器、高频滤波器)、扩束透镜(两个)、分束器、反射镜(两个)、全息Ⅰ型干版、显影液和定影液及暗房设备。 【实验原理】 全息照相与普通照相无论是在远离上还是在方发生都有本质的区别。普通照相
是用几何光学的方法记录物体上各点的发光强度分部，得到的是二维平面像，像上各点的照度与物体上的各点发光强度一一对应。而全息照相的记录对象是整个物体发出的光波(即物体上各点发出的光波的叠加)，借助于参考光用干涉的方法记录这个物光波的振幅和位相(周相)分布，即记录下物光波与参考光波相干后的全部信息。此时，记录信息底片上得到的不是物体的像，而是细密的干涉条纹，就好像一个复杂无比的衍射光栅，必须经过适当的再照明，才能重建原来的无广播，从而再现物体的三维立体像。由于底片上任何一小部分都包含整个物体的信息，因此，只利用拍摄的全息底片的一小部分也能再现整个
建筑物理实验报告 姓名： 学号： 班级：
建筑热工部分 实验一室内外热环境参数的测定 一、实验目的与内容 通过实验，使学生了解室内外热环境参数测定的基本内容，初步掌握常用仪器仪表的性能和使用方法，明确各项测定应达到的目的。 室内外热环境参数的测定共有三个部分的内容：（一）温度的测定；（二）空气相对湿度的测定；（三）气流速度的测定。 二、测定的方法与步骤 （一）温度的测定 本试验与试验（二）空气相对湿度的测定共同完成，通风干湿球温度计中干球温度计的指示值即为室内的温度。记录在试验报告表1中。 （二）空气相对湿度的测定 1、仪器：通风干湿球温度计，2人一组。 2、将通风干湿球温度计挂于支架上，感温包部距地面高 1.5m，在每次测定前5分钟（夏季）至10分钟（冬季）用蒸馏水均匀浸润湿求感温包纱布。用钥匙上紧发条后，戴3~4分钟等温度计读值稳定后，即可分别读取干、湿球温度计的指示值。读值时要先读小数，后读整数。记录在实验报告表2中，并查出相对湿度。 （三）气流速度的测定 1、设备：QDF热球式电风速仪，2人一组。 2、步骤：⑴使用前观察电表的指针是否指于零点，如有偏差可轻轻调整电表上的机械零螺丝，使指针指向零点。 ⑵“校正开关”置于“断”的位置，“电源选择”开关置于所选用电源处。用仪器内部电源，将四节一号电池装在仪器底部电池盒内，“电源选择”开关拨至“通”的位置。 ⑶将测杆插在插座上，测杆垂直向上放置，螺塞压紧，使探头密闭，“校正开关”置于“满度”的位置，慢慢调整“满度粗调”和“满度细调”两个旋钮，使电表在满刻度的位置。 ⑷“校正开关”置于“低速”的位置，慢慢调整“零位粗调”和“零位细调”两个旋钮，使电表指在零点的位置。 ⑸轻轻拉动螺塞，使测杆探头露出，即可进行0.05~5米/秒风速的测定，测量时探头上的红点面对风向，从电表上读出风速的大小，根据电表上的读数，查阅所供应的校正曲线，查出被测风速。 (6) 如果5~30米/秒的风速，在完成3、4 步骤后只要将“校正开关”置于“高速”位置，即可对风速进行测定，根据电表读数查阅所供应得高速校正曲线。 ⑺在测量若干分钟后（一般为10分钟）必须重复3、4步骤一次，以保证测量的准确性。
光电效应测普朗克常数 在近代物理学中，光电效应在证实光的量子性方面有着重要的地位。1905 年爱因斯坦在普朗克量子假说的基础上圆满地解释了光电效应，约十年后密立根以精确的光电效应实验证实了爱因斯坦的光电效应方程，并测定了普朗克常数。而今光电效应已经广泛地应用于各科技领域，利用光电效应制成的光电器件（如：光电管、光电池、光电倍增管等）已成为生产和科研中不可缺少的器件。 【实验目的】 1. 测定光电效应的基本特性曲线，加深对光的量子性的理解； 2. 学习验证爱因斯坦光电方程的实验方法，并测定普朗克常数。 【实验仪器】 ZKY—GD1光电效应测试仪、汞灯及电源、滤色片（五个）、光阑（两个）、光电管、测试仪（含光电管和微电流放大器） 图1 实验仪器实物图 【实验原理】 1.光电效应与爱因斯坦方程 用合适频率的光照射在某些金属表面上时，会有电子从金属表面逸出，这种现象叫做光电效应，从金属表面逸出的电子叫光电子。为了解释光电效应现象，爱因 斯坦提出了“光量子”的概念，认为对于频率为的光波，每个光子的能量为
式中，为普朗克常数，它的公认值是=6.626。 按照爱因斯坦的理论，光电效应的实质是当光子和电子相碰撞时，光子把全部能量传递给电子，电子所获得的能量，一部分用来克服金属表面对它的约束，其余的能量则成为该光电子逸出金属表面后的动能。爱因斯坦提出了著名的光电方程： （1）式中，为入射光的频率，为电子的质量，为光电子逸出金属表面的初速 度，为被光线照射的金属材料的逸出功，为从金属逸出的光电子的最大初动能。 由（1）式可见，入射到金属表面的光频率越高，逸出的电子动能必然也越大，所以即使阴极不加电压也会有光电子落入阳极而形成光电流，甚至阳极电位比阴极电位低时也会有光电子落到阳极，直至阳极电位低于某一数值时，所有光电 子都不能到达阳极，光电流才为零。这个相对于阴极为负值的阳极电位被称为光电效应的截止电压。 显然，有 （2）代入（1）式，即有 （3）由上式可知，若光电子能量，则不能产生光电子。产生光电效应的最低频率是，通常称为光电效应的截止频率。不同材料有不同的逸出功，因
建筑物理实验报告 建筑光学实验： 1.采光系数测量 2.教室亮度测量 3.测定材料光反射系数 4.测定材料光透射系数 小组成员：王林 2011301569 范俊文 2011303156 肖求波 2011301549 沈杰 2011301544 指导教师：刘京华 西北工业大学力学与土木建筑学院 2013年11月3日
一 实验目的 室内光环境对于室内生产，生活，工作有着直接的影响。良好的光环境能够提高工作学习效率，保障人身安全和视力。天然采光效果的好坏及合理与否，可以通过天然采光实测作出评价。采光系数是评价室内自然光环境，室内开口合理与否的一个重要指标。通过实验了解室内自然光环境测量方法及数据的整理与分析，并对该实测房间的光环境作出评价。 二 实验原理及仪器 1.原理： 室内采光测量最主要的工作是同时测量由天空漫射光所产生的室内工作面上的照度和室外水平面的照度值。室外照度是经常变化的，必然引起室内照度的相应变化，不会是固定值。因此对采光系数量的指标，采用相对值，这一相对值称为采光系数（C ）,即室内某一点的天然光照度(E n ),和同一时间的室外全云天的天然光照度（E w ）的比值。 w n E E C 2.仪器：照度计2台/组 卷尺 两台照度计为同型号，分别用于室内和室外的照度测量。 三 实验时间及，地点及天气状况
时间：2013年11月4日星期一 地点：教学东楼D座 四实验要求 1测量数据记录(不少于5个测点) 2.附加测量项目： （1）．采光系数最低值C min 采光系数最低值取典型剖面和假定工作面交线上各测点中采光系数值中最低的一个，作为该房间的评价值。 （2）. 采光系数平均值C av 采光系数平均值取典型剖面与假定工作面交线上各测点的采光系数算术平均值。 当室内有两条或以上典型剖面时，各条典型剖面上的采光系数应分别计算。取其中最低的一个平均值作为房间的采光系数平均值。（3）．采光均匀度U c 采光系数最低值与平均值之比，即U c=C min/C av 国家规范规定，对于侧窗和顶部采光要求为I-IV级的房间，其工作面上的采光均匀度不应低于0.7。采光均匀度应按各个不同剖面计算，取其中均匀度最低的一个值作为该房间的评价值。 五实验方法 1.测点布置 室内采光测点的布置反映各工作面上照度值的变化和光的分布情况，因此采光实测时要在待测建筑物内选取若干个有代表性的能反映室内采光质量的典型剖面,然后在剖面与工作面交线布置一组测点。侧面采光的房间有两个代表性的横剖面，一个通过侧窗中心线，一个通过侧墙中心线；剖面图上布置测点的间距2m；测点距墙或柱的距离为0.5~1m，中间测点等距布置。 2.测量条件 我国采光设计标准采用国际照明委员会推荐的CIE标准天空，即全云天作为天空亮度分布规律的标准。因此采光系数测量的天空应该选取全云天(云量8~10级)，天空中看不到太阳的位置。不应在晴天和多云天测量，也不宜在雨雪天测量。
南昌大学物理实验报告 学生姓名：黄晨学号：5502211059 专业班级：应用物理学111班班级编号：S008实验时间：13时00 分第3周星期三座位号：07 教师编号：T003成绩： 光电效应 一、实验目的 1、研究光电管的伏安特性及光电特性；验证光电效应第一定律； 2、了解光电效应的规律，加深对光的量子性的理解； 3、验证爱因斯坦方程，并测定普朗克常量。 二、实验仪器 普朗克常量测定仪 三、实验原理 当一定频率的光照射到某些金属表面上时，有电子从金属表面逸出，这种现象称为光电效应，从金属表面逸出的电子叫光电子。实验示意图如下 图中A,K组成抽成真空的光电管，A为阳极，K为阴极。当一定频率v的光射到金属材料做成的阴极K上，就有光电子逸出金属。若在A、K两端加上电压后光电子将由K定向的运动到A，在回路中形成电流I。 当金属中的电子吸收一个频率为v的光子时，便会获得这个光子的全部能量，如果这些能量大于电子摆脱金属表面的溢出功W，电子就会从金属中溢出。按照能量守恒原理有
南昌大学物理实验报告 学生姓名：黄晨学号：5502211059 专业班级：应用物理111 班级编号：S008实验时间：13 时00分第03周星期三座位号：07 教师编号：T003成绩：此式称为爱因斯坦方程，式中h为普朗克常数，v为入射光频。v存在截止频率，是的 吸收的光子的能量恰好用于抵消电子逸出功而没有多余的动能，只有当入射光的频率大于截止频率时，才能产生光电流。不同金属有不同逸出功，就有不同的截止频率。 1、光电效应的基本实验规律 （1）伏安特性曲线 当光强一定时，光电流随着极间电压的增大而增大，并趋于一个饱和值。 （2）遏制电压及普朗克常数的测量 当极间电压为零时，光电流并不等于零，这是因为电子从阴极溢出时还具有初动能，只有加上适当的反电压时，光电流才等于零。
全息照相实验报告 程子豪 2010035012 少年班01 一、实验目的： 1．了解全息照相记录和再现的基本原理和主要特点； 2．学习全息照相的操作技术； 3．观察和分析全息图的成像特性。 二、实验原理： 2.1全息照相原理的文字表述： 普通照相底片上所记录的图像只反映了物体上各点发光（辐射光或反射光）的强弱变化，显示的只是物体的二维平面像，丧失了物体的三维特征。全息照相则不同，它是借助于相干的参考光束和物光束相互干涉来记录物光振幅和相位的全部信息。这样的照相把物光束的振幅和相位两种信息全部记录下来，因而称为全息照相。 全息照相的基本原理早在1948年就由伽伯（D. Gabor）发现，但是由于受光源的限制（全息照相要求光源有很好的时间相干性和空间相干性），在激光出现以前，对全息技术的研究进展缓慢，在60年代激光出现以后，全息技术得到了迅速的发展。目前，全息技术在干涉计量、信息存储、光学滤波以及光学模拟计算等方面得到了越来越广泛的应用。伽伯也因此而获得了1971年度的诺贝尔物理学奖。 全息照相在记录物光的相位和强度分布时，利用了光的干涉。从光的干涉原理可知：当两束相干光波相遇，发生干涉叠加时，其合强度不仅依赖于每一束光各自的强度，同时也依赖于这两束光波之间的相位差。在全息照相中就是引进了一束与物光相干的参考光，使这两束光在感光底片处发生干涉叠加，感光底片将与物光有关的振幅和位相分别以干涉条纹的反差和条纹的间隔形式记录下来，经过适当的处理，便得到一张全息照片。 具体来说，全息照相包括以下两个过程： 1、波前的全息记录 利用干涉的方法记录物体散射的光波在某一个波前平面上的复振幅分布，这就是波前的全息记录。通过干涉方法能够把物体光波在某波前的位相分布转换成光强分布，从而被照相底片记录下来，因为我们知道，两个干涉光波的振幅比和位相差决定着干涉条纹的强度分布，所以在干涉条纹中就包含了物光波的振幅和位相信息。典型的全息记录过程是这样的：从激光器发出的相干光波被分束镜分成两束，一束经反射、扩束后照在被摄物体上，经物体的反射或透射的光再射到感光底片上，这束光称为物光波；另一束经反射、扩束后直接照射在感光底片上，这束光称为参考光波。由于这两束光是相干的，所以在感光底片上就形成并记录了明暗相间的干涉条纹。干涉条纹的形状和疏密反映了物光的位相分布的情况，而条纹明暗的反差反映了物光的振幅，感光底片上将物光的信息都记录下来了，经过显影、定影处理后，便形成与光栅相似结构的全息图—全息照片。所以全息图不是别的，正是参考光波和物光波干涉图样的记录。显然，全息照片本身和原来物体没有任何相似之处。 2、衍射再现 物光波前的再现利用了光波的衍射。用一束参考光（在大多数情况下是与记录全息图时用的参考光波完全相同）照射在全息图上，就好像在一块复杂光栅上发生衍射，在衍射光波中将包含有原来的物光波，因此当观察者迎着物光波方向观察时，便可看到物体的再现像。这是一个虚像，它具有原始物体的一切特征。此外还有一个实像，称为共轭像。应该指出，共轭波所形成的实像的三维结构与原物并不完全相似。
实验报告实验三十四全息照相 物理学院1300061311 二下 6 组 03 号 2015.4.15 一. 实验目的 1?了解全息照相的基本原理； 2?学习全息照相的实验技术，拍摄合格的全息图; 3 ?了解摄影暗室技术. 二. 实验仪器 光学平台，He-Ne 激光器及电源，快门及定时曝光器，扩束透镜，反射镜和 分束器，光功率计，全息底片，被摄物体，显微镜，暗室技术使用的设备. 三. 实验原理 全息照相中所记录和重现的是物光波前的振幅和相位，即全部信息，这是全 息照相名称的山来?但是，感光乳胶和一切光敬元件都是“相位盲S 不能直接记 录相位?必须借助于一束相干参考光，通过拍摄物光和参考光的干涉条纹，间接 记录下物光的振幅和相位?直接观察拍好的全息图，看不到像?只有照明光按一定 方向照在全息图上，通过全息图的衍射，才能重现物光波前，使我们看到物的立 体像?故全息照相包括波前的全息记录和重现两部分内容。下面是透射式全息照 相原理。 1?全息记录 如果将物光和参考光的干涉条纹用感光底片记录下来，那就记录了底片所在位 置物光波前的振幅和相位 物光一点发出的球面波波前： 〃0（如刃=人（忑y ）exp ［诫）（兀y ）］ 参考光波前： 则底片上总复振幅: 光强分布： Ig) = UU 感光底片在曝光后经显影和定影等暗室技术处理，成为全息图?适当控制曝光 量及显影条件，可以使全息图的振幅透过率:与曝光量E （正比于光强1）成线性关 系，即 心,刃=山一例（九y ） ? 2兀 匕(兀 y) = A r exp[/ — ysina] Ug y) = U Q (x.y)+U r (x, y)
建筑物理实验报告 班级：建筑112 姓名：刘伟 学号： 01111218 指导教师：周洪涛 建筑物理实验室 2014年10月15日 小组成员：张思俣；郭祉良；李照南；刘伟；王可为；
第三篇建筑热工实验 一、实验一建筑热工参数测定实验 二、实验目的 1、了解热工参数测试仪器的工作原理； 2、掌握温度、湿度、风速的测试方法，达到独立操作水平； 3、利用仪器测量建筑墙体内外表面温度场分布，检验保温设计效果； 4、测定建筑室内外地面温度场分布； 5、可通过对室外环境的观测，针对住宅小区或校园内地形、地貌、生物生活对气候 的影响，进而研究在这个区域内的建筑如何应用有力的气候因素和避免不利的气 候影响。 三、实验仪器概述 I．WNY —150 数字温度仪 ●用途：用于对各种气体、液体和固体的温度测量。 ●特点：采用先进的半导体材料为感温元件，体积小，灵敏度高，稳定性好。温度值 数字显示，清晰易读，测温范围：-50℃～150℃，分辨力：0.1℃。 ●测试方法及注意事项： 1.取下电池盖将6F22，9V叠层电池装入电池仓。 2.按ON键接通电源，显示屏应有数字显示。 3.插上传感器，显示屏应显示被测温度的数值。 4.显示屏左上方显示LOBAT时，应更换电池。 5.仪器长期不用时，应将电池取出，以免损坏仪表。 II．EY3-2A型电子微风仪 ●用途：本产品是集成电子化的精密仪器，适用于工厂企业通风空调，环境污染监测， 空气动力学试验，土木建筑，农林气象观测及其它科研等部门的风速测量，用途十分广泛。 ●特点： 1.测量范围宽，微风速灵敏度高，最小分度值为0.01m/s。 2.高精度，高稳定度，使用时可连续测量，不须频繁校准 3.仪器热敏感部件，最高工作温度低于200℃，使用安全可靠，在环境温度为 -10℃～40℃内可自动温度补偿。 4.电源电压适用范围宽：4.5V～10V功耗低。 ●主要技术参数： 1.测量范围：0.05～１ｍ/s 1～30m/s(A型) 2.准确度：≤±2﹪F.S。 3.工作环境条件：温度－10℃～＋40℃相对湿度≤85%RH。 4.电源：R14型（2#）电池4节 ●工作原理：本仪器根据加热物体在气流中被冷却，其工作温度为风速函数这一原理设 计。仪器由风速探头及测量指示仪表两部分组成。 ●测试方法及注意事项：
试验名称:光电效应法测普朗克常量h 实验目的:是了解光电效应的基本规律。并用光电效应方法测量普朗克常量和测定光电管的 光电特性曲线。 实验原理 光电效应实验原理如图8.2.1-1所示。其中S 为真空光电管，K 为阴极，A 为阳极。当无光照射阴极时，由于阳极与阴极是断路，所以检流计G 中无电流流过，当用一波长比较短的单色光照射到阴极K 上时，形成光电流，光电流随加速电位差U 变化的伏安特性曲线如图8.2.1-2所示。 1． 光电流与入射光强度的关系 光电流随加速电位差U 的增加而增加，加速电位差增加到一定量值后，光电流达到饱和值和值I H ，饱和电流与光强成正比，而与入射光的频率无关。当U= U A -U K 变成负值时，光电流迅速减小。实验指出，有一个遏止电位差U a 存在，当电位差达到这个值时，光电流为零。 2． 光电子的初动能与入射频率之间的关系 当U=U a 时，光电子不再能达到A 极，光电流为零。所以电子的初动能等于它克服电场力作用的功。即 a eU mv =2 2 1 （1） 根据爱因斯坦关于光的本性的假设，每一光子的能量为hv =ε，其中h 为普朗克常量，ν为光波的频率。所以不同频率的光波对应光子的能量不同。光电子吸收了光子的能量h ν之后，一部分消耗于克服电子的逸出功A ，另一部分转换为电子动能。由能量守恒定律可知 A mv hv += 22 1 （2） 式（2）称为爱因斯坦光电效应方程。
3． 光电效应有光电存在 实验指出，当光的频率0v v <时，不论用多强的光照射到物质都不会产生光电效应，根据式（2）， h A v = 0，ν0称为红限。 爱因斯坦光电效应方程同时提供了测普朗克常量的一种方法：由式（1）和（2）可得： A U e hv +=0，当用不同频率（ν1，ν2，ν3，…，νn ）的单色光分别做光源时，就有 A U e hv +=11 A U e hv +=22 ………… A U e hv n n += 任意联立其中两个方程就可得到 j i j i v v U U e h --= )( （3） 由此若测定了两个不同频率的单色光所对应的遏止电位差即可算出普朗克常量h ，也可由ν-U 直线的斜率求出h 。 因此，用光电效应方法测量普朗克常量的关键在于获得单色光、测得光电管的伏安特性曲线和确定遏止电位差值。 实验内容 通过实验了解光电效应的基本规律，并用光电效应法测量普朗克常量。 1． 在577.0nm 、546.1nm 、435.8nm 、404.7nm 四种单色光下分别测出光电管的伏安特性曲线，并根据此曲线确定遏止电位差值，计算普朗克常量h 。 本实验所用仪器有：光电管、单色仪（或滤波片）、水银灯、检流计（或微电流计）、直流电源、直流电压计等. j i j i v v U U e h --= )(,求斜率,得到普朗克常量h. 入射光波长λ/nm 365nm
物理与光电工程学院 光电信息技术实验报告 姓名：张皓景 学号：20111359069 班级：光信息科学与技术专业2011级2班实验名称：全息照相实验 任课教师：裴世鑫
一、实验目的 1．了解光学全息照相的基本原理及其主要特点。 2．学习全息照相的拍摄方法和实验技术。 3．了解全息照相再现物像的性质、观察方法。 二、实验仪器 三、实验装置示意图 5底片 图1 全息照相光路 四、实验原理 全息照相是一种二步成像的照相技术。第一步采用相干光照明，利用干涉原理，把物体
在感光材料（全息干版）处的光波波前纪录下来，称为全息图。第二步利用衍射原理，按一定条件用光照射全息图，原先被纪录的物体光波的波前，就会重新激活出来在全息图后继续传播，就像原物仍在原位发出的一样。需要注意的是我们看到的“物”并不是实际物体，而是与原物完全相同的一个三维像。 1．全息照相的纪录——光的干涉 由光的波动理论知道，光波是电磁波。一列单色波可表示为： 2cos(t )r x A πω?λ =+- （1） 式中，A 为振幅，ω 为圆频率，λ 为波长，φ 为波源的初相位。 一个实际物体发射或反射的光波比较复杂，但是一般可以看成是由许多不同频率的单色光波的叠加： 1 2cos(t )n i i i i i r x A πω?λ==+- ∑ （2） 因此，任何一定频率的光波都包含着振幅（A ）和位相（ωt+φ-2πr/λ）两大信息。 全息照相的一种实验装置的光路如图（1）所示。激光器射出的激光束通过分光板分成两束，一束经透镜扩束后照射到被摄物体上，再经物体表面反射(或透射)后照射到感光底片(全息干版)上，这部分光叫物光。另一束经反射镜改变光路，再由透镜扩大后直接投射到全息干版上，这部分光称为参考光。由于激光是相干光，物光和参考光在全息底片上叠加，形成干涉条纹。因为从被摄物体上各点反射出来的物光，在振幅上和相位上都不相同，所以底片上各处的干涉条纹也不相同。强度不同使条纹明暗程度不同，相位不同使条纹的密度、形状不同。因此，被摄物体反射光中的全部信息都以不同明暗程度和不同疏密分布的干涉条纹形式记录下来，经显影、定影等处理后，就得到一张全息照片。这种全息照片和普通照片截然不同，一般在全息照片上只有通过高倍显微镜才能看到明暗程度不同、疏密程度不同的干涉条纹。由于干涉条纹密度很高，所以要求记录介质有较高的分辨率，通常达1000 条线／毫米以上，故不能用普通照相底片拍摄全息图。 2．全息照相的再现——光的衍射 由于全息照相在感光板上纪录的不是被摄物的直接形象，而是复杂的干涉条纹，因此全息照片实际上相当于一个衍射光栅，物象再现的过程实际是光的衍射现象。要看到被摄物体的像，必须用一束同参考光的波长和传播方向完全相同的光束照射全息照片，这束光叫再现光。这样在原先拍摄时放置物体的方向上就能看到与原物形象完全一样的立体虚像。如图2 所示把拍摄好的全息底片放回原光路中，用参考光波照射全息片时，经过底片衍射后有三部分光波射出。 0 级衍射光——它是入射再现光波的衰减。 +1 级衍射光——它是发散光，将形成一个虚像。如果此光波被观察者的眼睛接收，就等于接收了原被摄物发出的光波，因而能看到原物体的再现像。
建筑物理实验报告[建筑热工、建筑光学和建筑声学实验] XXX XXXX XXXXXXX
建筑物理实验报告 第一部分建筑热工学实验 （一）温度、相对湿度 1、实验原理： 通过实验了解室外热环境参数测定的基本内容；初步掌握常用仪器的性能和使用方法；明确各项测量的目的；进一步感受和了解室外气象参数对建筑热环境的影响。 2、实验设备：TESTO 175H1温湿度计 3、实验方法：` （1）在测定前10min左右，把湿球温度计感应端的纱布用洁净水润湿。 （2）若为手动通风干湿球温度计，用钥匙上紧上部的发条，并把它悬挂于测点。待3～4min，当温度计数值稳定后，即可分别读取干、湿球温度计的指示值。读数时，视平线应与温度计水银面平齐。先读小数，后读整数。 （3）根据干湿球温度计的读数，获得测点空气温度。 （4）根据干、湿球温度计读数值查表，即可得到被测点空气的相对湿度。
4、实验结论和分析 室内温湿度 仪器：TESTO 175H1 位置湿度（%）温度（℃） 暖气上方A 24.5 17.5 桌面上方B 25.6 17.0 南边靠墙柜子C 25.5 16.8 室内门口处D 25.1 16.5 5.对测量结果进行思考和分析 根据测量的数据可以看出，室内各处的温度及湿度较为平均。暖气上方的区域温度较高而导致相对湿度较低。桌子由于靠近暖气，所以温度较高。柜子由于距离暖气较远，温度相对较低，较为接近室内的平均气温。门口处由于通风较好，温度较低，湿度相对较高。
（二）室内风向、风速 1、实验原理：QDF型热球式电风速计的头部有一直径约0.8mm的玻璃球，球内绕有镍镉丝线圈和两个串联的热电偶。热电偶的两端连接在支柱上并直接暴露于气流中。当一定大小的电流通过镍镉丝线圈时，玻璃球的温度升高，其升高的程度和气流速度有关。当流速大时，玻璃球温度升高的程度小；反之，则升高的程度大。温度升高的程度反映在热电偶产生的热电势，经校正后用气流速度在电表上表示出来，就可用它直接来测量气流速度。 2、实验设备：TESTO 425 3、实验方法： （1）把仪器杆放直，测点朝上，滑套向下压紧，保证测头在零风速下校准仪器。 （2）把校正开关置于“满度”位置，慢慢调整“满度调节”旋钮，使电表指针在满刻度的位置。再把校正开关置于“零位”的位置，用“粗调”、“细调”两个旋钮，使电表指针在零点的位置。 （3）轻轻拉动滑套，使侧头露出相当长度，让侧头上的红点对准迎风面，待指针较稳定时，即可从电表上读出风速的大小。若指针摇摆不定，可读取中间示值。 （4）风向可采用放烟或悬挂丝的方法测定。
实验5.5 全息照相 实验分析： 在这次光学实验中，拍出来的全息照片图像模糊，而且曝光范围小，基本算失败，对此我觉得我们必然在某处有错误，或者是由于实验仪器造成，因此我展开分析，实验失败原因可能有： 1.在曝光过程中有振动或位移，由于全息图上所记录的是参考光 和物光的干涉条纹, 而这些条纹非常细, 在曝光过程中, 极 小的振动和位移都会引起干涉条纹的模糊不清, 甚至使干涉 条纹完全不能记录下来。 2.没有更好的调整好参考光和物光的光程差。参考光和物光的光 程差不能太大也不能太小, 不能大于所用激光的相干长度, 否则两者不能相干, 无法在全息干板上获得干涉条纹。 3.没有更好的调整好参考光和物光的夹角。假设全息干板上干涉 条纹的间距为d, 光源波长为λ。根据干涉原理, d 与参考光 和物光之间的夹角θ关系为, 而干板分辨率 η 与d 的关系为。可以看出, θ愈大, 所记录的干涉条纹就越细, 对干板的分辨率要求越高,故夹角 θ不能太大。而夹角θ对全息图再现像时的观察窗(视角) 有 影响, 夹角大, 可在较大范围内从不同角度观察物象, 反之, 观察窗则小, 因此夹角θ也不能太小。 4.光路中使用过多反光镜导致光强过小，从而影响干涉效果。
5.曝光时间没有控制得很好，曝光时间太长, 导致干板太黑, 光 线的透过率降低。 C C 6.在用清水清洗干版时水温没有严格控制在30-32，影响 实验结果。 7.在显影定影时，冲洗时间不够，导致成像范围过小，成像不清 晰。 实验结论： 实验中获得清晰的再现像的关键是要选用具有良好的相干性和稳定性的激光作为光源。光路的调整更是至关重要的。一个好的光路，既要使物光和参考光能够发生干涉，还要保证干涉条纹间隔清晰，反差合适。所以要首先调整好物光和参考光的光程，以保证干涉能够发生，然后再调整物光与参考光束之间的夹角及物光和参考光的光强比， 保证全息照片的清晰度和反差。另外，在曝光时系统要稳定。
河南理工大学 建筑物理实验指导书 闫海燕职晓晓编 光 班级： 学号： 姓名： 建筑与艺术设计学院建筑物理实验室
2011年3月
目录 学生试验守则 (2) 第一篇建筑热工学实验 实验一室内外热环境参数的测定 (3) 实验二建筑日照实验 (5) 第二篇建筑光学实验 实验三照明模型试验 (7) 实验四天然采光模型试验 (9) 第三篇建筑声学实验 实验五驻波管法测定吸声材料的吸声系数 (12) 实验六环境噪声测量 (14)
建筑物理实验室学生实验守则 一、要按时进入实验室并签到，迟到15分钟禁止实验。 二、实验前必须认真预习实验指导书，写出预习报告（包括：实验题目、实验目的、实验原理和操作步骤），回答指导教师的提问，否则应重新预习，经指导教师认可后方能进行实验。 三、进入实验室后应保持安静，不得高声喧哗和打闹，不准穿拖鞋、短裤和背心，不准抽烟，不准随地吐痰和乱扔废物，保持实验室和仪器设备的整齐清洁。 四、做实验时要严格遵守实验室的各项规章制度和仪器设备操作规程，服从指导教师和实验技术人员的指导，按要求进行实验操作，如实记录实验中观察到的现象和结果，不得弄虚作假。 五、要爱护仪器设备及实验室内其它设施，节约使用材料。使用前要仔细检查仪器设备，认真填写使用情况登记表，发现问题应及时报告。未经许可不得动用与本实验无关的仪器设备及其它物品，对不听劝阻造成仪器设备损坏者，按学院有关规定进行处理。 六、实验中要注意安全，避免发生人身事故，防止损坏仪器设备，若出现问题，应立即切断电源，保护现场，并迅速报告指导教师，待查明原因排除故障后方可继续实验。
七、实验结束后要如实填写“实验仪器设备使用记录”。经实验室工作人员检查仪器设备、工具、材料无误后方可离开，严禁擅自将实验室任何物品带走。 八、值日人员要认真打扫卫生，养成良好的卫生习惯。 九、学生应认真按时完成实验报告，对实验指导教师批发的报告要认真改正。实验报告交实验指导教师留存。 十、课外到实验室做实验，须经实验室主任同意。 十一、学生因病、事假缺实验者，可凭假条找任课教师补做实验。因旷课缺实验者，必须写出检查，经辅导员签字同意后，方可补做实验。 十二、学生未完成实验室安排的全部实验无权参加最后考试。 第一篇建筑热工学实验 实验一：室内外热环境参数的测定 指导老师：同组者姓名：实验日期：年月日一.实验目的： 二．实验设备 温湿度计 热舒适度仪 自动气象及生态环境监测系统
全息照相实验报告 【实验目的】 1.了解全息照相的基本原理。 2.掌握全息照相以及底片的冲洗方法。 3.观察物象再现。 【实验仪器】 防震光学平台、氦氖激光器、高频滤波器)、扩束透镜(两个)、分束器、反射镜(两个)、全息Ⅰ型干版、显影液和定影液及暗房设备。 【实验原理】 全息照相与普通照相无论是在远离上还是在方发生都有本质的区别。普通照相是用几何光学的方法记录物体上各点的发光强度分部，得到的是二维平面像，像上各点的照度与物体上的各点发光强度一一对应。而全息照相的记录对象是整个物体发出的光波(即物体上各点发出的光波的叠加)，借助于参考光用干涉的方法记录这个物光波的振幅和位相(周相)分布，即记录下物光波与参考光波相干后的全部信息。此时，记录信息底片上得到的不是物体的像，而是细密的干涉条纹，就好像一个复杂无比的衍射光栅，必须经过适当的再照明，才能重建原来的无广播，从而再现物体的三维立体像。由于底片上任何一小部分都包含整个物体的信息，因此，只利用拍摄的全息底片的一小部分也能再现整个物像。 1.全息记录 全息照相的光路图如下图所示：
感光底板 用激光光源照射物体，物体因漫反射发出物光波。波场上没一点的振幅和相位都是空间坐标的函数。我们用O表示物光波没一点的复振幅与相位。用同一激光管员经分光板分出的另一部分光直接照射到地板上，这个光波称为参考光波，它的振幅和相位也是空间坐标的函数，其复振幅和位相用R表示，草考光通常为平面或球面波。这样在记录信息的底板上的总光场是物光与参考光的叠加。叠加后的复振幅为O+R，如图从而底板上各点的发光强度分布为 I(OR)(O*R*)OO*RR*OR*O*RIOIROR*O*R (式1) 式子中，O*与R*分别是O和R的共轭量;I。，IR分别为物光波和参考光波独立照射底版时的放光强度。 2.物相再现 3.底板经过曝光冲洗后，形成各处透光率不同的全息照片，它相当于一个复杂的光栅。一般来说，光透过这样的全息照片时，振幅以及位相都要发生变化。如果令 t=透过光的复振幅/入射光的复振幅(式2) 则复振幅透过率t一般为复数。但对于平面吸收型全息照片t为实数。如果曝光及冲洗合适，可使得 tt0KI (式3)
佛山科学技术学院 实 验 报 告 课程名称 实验项目 专业班级 姓名 学 号 指导教师 成绩 日 期 年 月 日 一、实验目的 1．了解光电效应的规律，加深对光的量子性的理解； 2．测量光电管的伏安特性曲线； 3．学习验证爱因斯坦光电效应方程的实验方法，测量普朗克常数。 二、实验仪器 光电效应（普朗克常数）实验仪（详见本实验附录A ），数据记录仪。 三、实验原理 1．光电效应及其基本实验规律 当一定频率的光照射到某些金属表面时，会有电子从金属表面即刻逸出，这种现象称为光电效应。从金属表面逸出的电子叫光电子，由光子形成的电流叫光电流，使电子逸出某种金属表面所需的功称为该金属的逸出功。 研究光电效应的实验装置示意图如图1所示。GD 为光电管，它是一个抽成真空的玻璃管，管内有两个金属电极，K 为光电管阴极，A 为光电管阳极；G 为微电流计；V 为电压表；R 为滑线变阻器。单色光通过石英窗口照射到阴极上时，有光电子从阴极K 逸出，阴极释放出的光电子在电场的加速作用下向阳极A 迁移形成光电流，由微电流计G 可以检测光电流的大小。调节R 可使A 、K 之间获得连续变化的电压AK U ，改变AK U ，测量出光电流I 的大小，即可测出光电管的伏安特性曲线，如图2(a)、(b)所示。
图2 光电效应的基本实验规律 光电效应的基本实验规律如下： （1）对应于某一频率，光电效应的AK -I U 关系如图2(a)所示。从图中可见，对一定的频率，有一电压0U ，当AK 0U U ≤时，光电流为零，这个相对于阴极的负值的阳极电压0U ，称为截止电压。 （2）当AK 0U U ≥后，I 迅速增加，然后趋于饱和，饱和光电流M I 的大小与入射光的强度P 成正比，如图2(b)所示。 （3）对于不同频率的光，其截止电压的值不同，如图2(a)所示。 （4）截止电压0U 与频率v 的关系如图2(c)所示。0U 与ν成正比。当入射光频率低于某极限值0v （随不同金属而异）时，无论光的强度如何，照射时间多长，都没有光电流产生。 （5）光电效应是瞬时效应。即使入射光的强度非常微弱，只要频率大于0v ，在开始照射后立即有光电子产生，所经过的时间至多为910-秒的数量级。 2．爱因斯坦光电效应方程 上述光电效应的实验规律无法用电磁波的经典理论解释。为了解释光电效应现象，爱因斯坦根据普朗克的量子假设，提出了光子假说。他认为对于频率为ν的光波，每个光子的能量为E h ν=，h 为普朗克常数。当光子照射到金属表面上时，一次性为金属中的电子全部吸收，而无须积累能量的时间。电子把该能量的一部分用来克服金属表面对它的吸引力，另一部分就变为电子离开金属表面后的动能，按照能量守恒原理，爱因斯坦提出了著名的光电效应方程 201 2 h m W νυ=+ （1） 式中，W 为被光线照射的金属材料的逸出功，2 012m υ为从金属逸出的光电子的最大初动能。 由式（1）可知，入射到金属表面的光频率越高，逸出的电子动能越大，所以即使阳极电位比阴极电位低（即加反向电压）时，也会有电子落入阳极形成光电流，直至阳极电位低于截止电压，光电
全息照相实验报告 班级：XXX ：XXX 学号：XXX 时间：XXX 【实验目的】 1.了解全息照相的基本原理。 2.掌握全息照相以及底片的冲洗方法。 3.观察物象再现。 【实验仪器】 防震光学平台、氦氖激光器、曝光定时器及快门、扩束透镜（两个）、分束器、反射镜（两个）、全息Ⅰ型干版、显影液和定影液及暗房设备。 【实验原理】 全息照相与普通照相无论是在远离上还是在方发生都有本质的区别。普通照相是用几何光学的方法记录物体上各点的发光强度分部，得到的是二维平面像，像上各点的照度与物体上的各点发光强度一一对应。而全息照相的记录对象是整个物体发出的光波（即物体上各点发出的光波的叠加），借助于参考光用干涉的方法记录这个物光波的振幅和位相（周相）分布，即记录下物光波与参考光波相干后的全部信息。此时，记录信息底片上得到的不是物体的像，而是细密的干涉条纹，就好像一个复杂无比的衍射光栅，必须经过适当的再照明，才能重建原来的无广播，从而再现物体的三维立体像。由于底片上任何一小部分都包含整个物体的信息，因此，只利用拍摄的全息底片的一小部分也能再现整个物像。 1.全息记录 全息照相的光路图如下图所示： 用激光光源照射物体，物体因漫反射发出物光波。波场上没一点的振幅和相位都是空间坐标的函数。我们用O 表示物光波没一点的复振幅与相位。用同一激光管员经分光板分出的另一部分光直接照射到地板上，这个光波称为参考光波，它的振幅和相位也是空间坐标的函数，其复振幅和位相用R 表示，草考光通常为平面或球面波。这样在记录信息的底板上的总光场是物光与参考光的叠加。叠加后的复振幅为O+R ，如图从而底板上各点的发光强度分布为 ********()()O R I O R O R OO RR OR O R I I OR O R =++=+++=+++ （式1） 式子中，O*与R*分别是O 和R 的共轭量；I 。，IR 分别为物光波和参考光波独立照射底版时 感光底板
建筑物理实验报告 班级： 学号： 2013102222 姓名：胡金鸿 组别： 8 三峡大学土木与建筑学院 建筑物理实验室
目录 一、说明 二、实验项目 实验[一] 玻璃透射系数测定实验 实验[二] 地面反射系数测定实验 实验[三] 房间模型采光系数的测定实验实验[四] 室内照明效果实测实验
说明 一、按照《建筑物理实验课教学大纲》的要求，结合《建筑物理》教材内容，安排六项实验：玻璃透射系数测定；地面反射系数测定；房间模型采光系数的测定；室内照明效果实测；教室亮度分布情况测定；混响时间的测定。要求学生以小组形式独立完成以上全部实验项目，以此作为学生考核的依据，成绩以10分制，计入建筑物理理论课成绩，未完成实验项目达三分之一者，不得参加建筑物理理论课考试。 二、通过实验，要求学生掌握建筑物理声、光学相关实验的原理、目的、实验方法和数据处理方法，从而加深对相关建筑物理学参数的理解。 三、实验课前，要求学生预习教材及作业指导书的相关内容。在教师指导下进行实验，实验完成后完成实验报告。 四、在实验室内，学生须遵守相关实验室规则。爱护仪器，使用后须由组长归还到教师处，经教师检查合格后方能离开实验室，若有损坏、丢失应酌情赔偿。
实验一玻璃透射系数测定实验 实验日期2015 年 11月2日 1、实验原理 当光线从玻璃的一侧入射，经玻璃透射后，入射光线与透射光线的光通量必然有所改变，这个改变值的大小表征了该玻璃的透射能力的大小。我们把透射光线的光通值与入射光线的光通值的比值称为该玻璃的透射系数。在实际测试中，我们通常用入射光线在玻璃一侧形成的照度值与该玻璃的另一侧透射光线形成的照度值的比值作为该玻璃的透射系数。 2、实验目的 通过本试验，要求学生对透射系数概念有一个明晰的理解并能对其形成理性概念，同时能够明白透射系数和玻璃本身之间的关系，理清照度和光通之间的内在联系；并进一步了解照度计的使用方法和工作原理。 3、实验设备 照度计1台，直尺 4、实验方法及步骤 （1）、选择测量点：选择一块被测玻璃，标明待测点的具体位置。每片玻璃测点数量不得少于3个。 （2）、测量点编号：将所选的测点进行编号，以便以后处理。 （3）、将待测玻璃放置于有直射光线的地方，为了保持测量过程中的入射光线的稳定性，最好选择扩散光线作为光源。亦可以选择在全云天进行，如果以上条件不能满足，也可以在人工照明的环境下进行，要求房间里要有较好的开窗条件，以满足光线的方向性。 （4）、将照度计的采光传感器置于所选择的某一测点的入射光线的一侧，待读数稳定后读出入射光线所形成的照度值。 （5）、将照度计的观光传感器紧贴该测点的另一侧，如图所示，待读数稳定后读出照度计所显示的读数。