组合光实验
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有关“水球光学”的实验现象
当航天员往水球中打入一个气泡,因为在太空中浮力已经消失了,所以气泡不会向上飘,而是老老实实待在水球中,水球因此被气泡变为了两部分,中间是空气,气泡周围是水。
这个时候整个水球就变成了两个透镜,外圈成为了一个凸透镜,所以呈现出一个倒立的像,内圈相当于变成了两个凹透镜的组合,这个时候又出现了一个正立的像。
因此可以在水球中同时看到一正一倒的两个像。
实验原理:
在地面上,水珠受到地球引力作用,呈现上小下大形状。
在太空中,由于微重力环境,水珠在表面张力作用下呈现透明圆球,球形水珠相当于两个组合在一起的凸透镜,光线通过它发生两次折射,从而形成一个倒立的人像;当在水球中注入一个气泡时,光线通过它发生四次折射,从而在形成一个正立的人像,其中倒立的像是光线在水球中两次折射的结果,正立的像是光线射入气泡四次折射的结果,这都是光的折射原理引起的光学现象。
闪光融合实验报告摘要:本实验旨在研究并分析闪光融合现象的产生原理和影响因素,并探讨其在实际应用中的潜在价值。
通过改变不同实验条件下的光源、材料和环境等因素,我们对闪光融合现象进行了详细观察和记录,并对实验结果进行了分析和总结。
实验结果表明,闪光融合具有明显的光学特性和应用潜力,为光电器件和光学技术领域带来了新的机遇和挑战。
引言:闪光融合是一种斑块间视觉融合的现象,常见于光学仪器和设备中,并且已经在一些新兴技术领域得到广泛应用。
其产生原理主要与光源的光度、光谱特性、材料的反射和折射性质、环境光等因素有关。
通过对这些因素进行控制和调节,可以实现不同程度的闪光融合效果。
因此,研究闪光融合现象对于光学技术和应用的发展具有重要意义。
材料与方法:在本实验中,我们选择了一种常见的闪光融合材料,并利用光学仪器观察和记录了不同实验条件下的闪光融合现象。
实验过程中,我们采用了以下步骤和方法:1. 准备工作:清洁实验仪器并保证环境光的稳定性。
2. 选择合适的光源:通过改变光源的光度和光谱特性,观察闪光融合效果的变化。
3. 材料选择:选择不同性质和特点的材料,观察和比较其闪光融合现象。
4. 实验记录:使用摄像设备和实时监测软件记录实验数据,并尽可能准确的描述和分析实验结果。
结果与讨论:通过实验观察和数据记录,我们发现闪光融合现象受多种因素的影响。
首先,光源的光度和光谱特性对闪光融合效果具有重要影响。
当光源光度较高、光谱分布较宽时,闪光融合现象较为明显。
其次,材料的反射和折射特性也对闪光融合效果产生显著影响。
不同的材料可呈现出不同的闪光融合效果,这与其光学特性有关。
最后,环境光也会对闪光融合现象产生一定的影响。
较强的环境光会削弱或干扰闪光融合效果。
基于以上研究结果,我们认为闪光融合现象具有广泛的应用潜力。
例如,在光电器件领域,可以利用闪光融合现象来提高光源亮度和颜色效果,进一步改进显示器和照明设备的性能。
此外,在光学技术领域,闪光融合也为相机镜头设计、光学仪器校准等方面提供了新的探索方向。
一、稳态法测物体的导热系数1.什么叫稳定导热状态?如何判断实验达到了稳定导热状态?稳定导热状态:盘A与盘C温度不随时间变化,B盘的导热速率等于C盘的散热速率判断实验达到稳定导热状态:一定时间内(如10min)盘C的温度变化不超过0.2℃. 2.待测样品盘是厚一点好还是薄一点好?薄一点好,这样可以减少样品盘侧面的热量损失,可以近似认为该盘热量仅由接触面传递,减少误差3.导热系数的测量公式成立的前提条件是什么?(1)盘B的厚度足够小,使得可以近似地认为盘B的侧面没有热量损失。
(2)加热盘,样品盘,散热盘均为理想的圆柱状/(3)热电偶的插头与盘A盘B紧密接触,能正确显示其温度(4)盘A与盘C都是热的良导体做的(5)样品盘与散热盘和发热盘紧密接触,中间没有热量损失(6)外界环境较稳定二、偏振与双折射1.自然光、线偏振光、椭圆偏振光的定义?自然光——在垂直于光的振动方向上等概率的包含各个横向光振动,各光振动彼此独立,无固定相位联系。
线偏振光——光矢量方向不变,大小随相位变化,在垂直于光波传播方向的平面上光矢量端点的轨迹是一条直线。
椭圆偏振光——光矢量随时间做有规律的变化,光矢量的末端在垂直于传播的方向上的轨迹是椭圆2.怎样用实验方法来区分自然光,线偏振光,椭圆偏振光?用偏振片进行观察啊:○若光强随偏振片的转动没有变化,这束光是自然光或者圆偏振光,这时,在偏振片之前放置1/4玻片,再转动偏振片。
如果强度仍没变化则是自然光:如果出现两次消光,则是圆偏振光,因为1/4玻片可以把圆偏振光变为线偏振光○如果用偏振片观察时,光强随偏振片的转动但没有消失,则这束光是部分偏振光或椭圆偏振光。
这时可以将偏振片停留在透射光强最大的位置,在偏振片前插入1/4玻片,使玻片的光轴与偏振片的投射方向平行,再次转动偏振片若出现两次消光,即为椭圆偏振光;若还是不出现消光,则为部分偏振光。
○如果随偏振片的转动出现两次消光,则这束光是线偏振光3.如何获得圆偏振光和椭圆偏振光线偏振光经过1/4玻片时,当偏振光的电矢量振动方向和玻片的光轴呈45°角时,得到圆偏振光。
RGB三色LED组合光源的色彩搭配结合红、绿、蓝光(RGB)发光二极管(LED)的多重色彩光源,可以产生多样化色彩输出,同时LED本身也具备相当的稳定度和高效率,不过在要运用RGBLED产出多重色彩光源并维持高品质,仍有些挑战必须克服,本文将介绍能够处理这些挑战的技术。
採用RGBLED最简单的多重色彩LED光源包含三组LED,分别为红光、绿光及蓝光,每一组都由独立的驱动模组来推动。
因此,所得到的光源色彩就受到红、绿与蓝光LED之间相对的发光强度所影响。
LED的发光强度可以透过驱动电流改变,或采用脉宽调变(PulseWidthModulation;PWM)的改变来推动LED信号,和有效週期率来加以控制。
其中PWM的做法较为普遍,因为週周期系数对发光强度间的关系要比电流与发光强度间的关系更加线性化。
这类LED光源的简单开迴路架构方式有个潜在的问题,由于LED的光学特性会受到运作条件的影响,因此组合后的RGB光源输出的亮度以及色度都会变化。
同时,每颗LED元件也不尽相同,因此造成RGB光源的输出产生更多变化,(图二)与(图三)就描述了几个LED变动的范例。
一个解决方式是使用光学反馈来产生一个闭回路系统,其基本的设置包含一个记录LED光源亮度的光感测器,以及依光感测器测量结果来调整光源输出的控制方法,这将可以让LED光源的亮度在每颗LED变化时维持稳定,也就是虽然各个零件各有变化,但总合维持不变。
在(图四)中,标记为22的积分电路可以输出一个受到光二极管(11a)上光量控制的电压,这个电压与VSET比较,比较器的输出能控制计数器数值的增加或减少,计数器的输出则是用来推动一个数字模拟转换器(37),进而控制LED的驱动电流。
另一个更先进的光学反馈方式则是采用三色光感测器,通常包含三个独立的光感测器以及上方的三色滤镜,让这类光感测器能够记录色彩资讯而不只是亮度,这将可以进一步控制红、绿与蓝光LED的发光强度比,这个功能相当关键,因为它让RGB光源的亮度与色度得以控制,而ASSP则在三色光学反馈设计上扮演了重要的角色。
一、实验目的1. 理解组合光学的基本原理和实验方法。
2. 掌握组合光学元件(如透镜、棱镜、光栅等)的特性和应用。
3. 通过实验验证组合光学元件的成像规律和光学特性。
4. 提高动手能力和实验技能。
二、实验原理组合光学是指利用多个光学元件(如透镜、棱镜、光栅等)组合起来实现特定光学功能的技术。
本实验主要研究以下几种组合光学元件的特性和应用:1. 透镜组合:利用透镜的组合实现成像、放大、缩小等功能。
2. 棱镜组合:利用棱镜的组合实现光的折射、反射、分光等功能。
3. 光栅组合:利用光栅的组合实现光的衍射、干涉等功能。
三、实验仪器与材料1. 实验仪器:- 光具座- 平行光管- 成像透镜- 棱镜- 光栅- 分光计- 滤光片- 待测样品2. 实验材料:- 白光光源- 红光光源- 绿光光源- 蓝光光源四、实验内容与方法1. 透镜组合实验:- 将平行光管产生的平行光照射到成像透镜上,观察成像情况。
- 改变成像透镜与平行光管之间的距离,观察成像大小和位置的变化。
- 利用成像透镜组合实现放大、缩小等功能。
2. 棱镜组合实验:- 将白光光源通过棱镜,观察光的色散现象。
- 将红光光源通过棱镜,观察光的折射和反射现象。
- 利用棱镜组合实现光的分光、偏振等功能。
3. 光栅组合实验:- 将白光光源通过光栅,观察光的衍射现象。
- 将红光光源通过光栅,观察光的干涉现象。
- 利用光栅组合实现光的衍射、干涉等功能。
五、实验结果与分析1. 透镜组合实验:- 通过实验观察到,当成像透镜与平行光管之间的距离增大时,成像大小减小,位置向远离透镜的方向移动。
- 通过实验验证了成像透镜的成像规律,即物距与像距的关系。
2. 棱镜组合实验:- 通过实验观察到,白光通过棱镜后会发生色散,形成七色光带。
- 通过实验验证了棱镜的色散特性,即不同颜色的光在棱镜中折射角不同。
3. 光栅组合实验:- 通过实验观察到,白光通过光栅后会发生衍射,形成明暗相间的衍射条纹。
一、实验目的1. 了解光学套件的基本原理和组成部分;2. 掌握光学实验的基本操作方法;3. 通过实验,加深对光学知识的理解和应用能力;4. 培养学生的实验操作技能和团队合作精神。
二、实验器材1. 光学套件:包括透镜、光栅、滤光片、反射镜、折射镜、光纤等;2. 光具座、光源、测量工具、实验记录本等。
三、实验内容1. 透镜成像实验;2. 光栅衍射实验;3. 光纤通信实验;4. 光学元件组合实验。
四、实验步骤1. 透镜成像实验(1)将实验器材摆放在光具座上,调整光源方向,使光线垂直照射到实验台上;(2)将透镜放置在实验台上,调整透镜位置,观察透镜成像情况;(3)记录不同物距下的成像情况,分析透镜成像规律。
2. 光栅衍射实验(1)将实验器材摆放在光具座上,调整光源方向,使光线垂直照射到实验台上;(2)将光栅放置在实验台上,调整光栅角度,观察光栅衍射情况;(3)记录不同光栅角度下的衍射条纹,分析光栅衍射规律。
3. 光纤通信实验(1)将实验器材摆放在光具座上,调整光源方向,使光线垂直照射到实验台上;(2)将光纤连接到实验器材上,调整光纤角度,观察光纤通信情况;(3)记录不同光纤角度下的通信效果,分析光纤通信原理。
4. 光学元件组合实验(1)将实验器材摆放在光具座上,根据实验要求组合光学元件;(2)调整光学元件位置,观察组合后的光学系统效果;(3)记录不同组合方式下的光学系统性能,分析光学元件组合原理。
五、实验报告1. 实验报告格式:(1)实验名称、实验日期、实验班级、实验人数;(2)实验目的、实验原理;(3)实验器材、实验步骤;(4)实验数据、实验结果分析;(5)实验心得体会。
2. 实验报告内容:(1)实验目的和原理:简要介绍实验目的、实验原理及实验过程中涉及的光学知识;(2)实验器材和步骤:详细描述实验过程中所使用的器材和操作步骤;(3)实验数据:记录实验过程中观察到的数据,如物距、像距、衍射条纹等;(4)实验结果分析:分析实验数据,得出实验结论,验证实验原理;(5)实验心得体会:总结实验过程中的收获和体会,提出改进建议。
汽车前组合灯、后组合灯环境可靠性试验试验大纲参考广州广电计量检测股份有限公司机动车零部件检测试验室是CNAS认可实验室,福特、大众、标致雪铁龙(神龙)、日产、本田等国际著名汽车公司和上海汽车、奇瑞、吉利、广汽、比亚迪、福田、江淮等民族自主品牌车企的认可实验室,可以为汽车灯具企业提供从产品研发验证到ccc/e-mark/dot认证到一致性生产控制的全程技术服务。
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(本文只例举介绍部分测试项目条件参考,具体测试要求由各大车厂提供)3 试验项目3.1外观试验3.2分界面试验3.3工作湿度试验3.4存放湿度范围试验3.5加热老化试验3.6防尘试验3.7浸没试验3.8配光性能试验3.9振动试验3.10腐蚀试验3.11接触力试验3.12表面涂层相容性试验3.13耐温性试验3.14灯泡试验3.15盐雾试验3.16防水试验4 试验设备和试样如果没有另外说明,所要求的各种试验装置可按照所指定的试验方法,试验技术条件、标准和法定技术要求来执行。
4.1试验设备各种试验设施和设备应处于良好工作状态,应具有可靠的核校验标签。
4.1.1总则:用于安装试样的支架和夹具电源:直流30V/10A,电压和电流是可调节的电压表的测量范围为直流0.2V,2V,20V,和200V,最低精度等级为0.5。
4.1.2耐热性加热老化冷热交变温热试验箱在室温230C±50C相对温度80%的条件试验室中进行试验湿度范围:-400C~900C温度的允许精度:±30C4.1.3振动试验,采用符合GB2423、10试验要求振动试验机上进行。
组合式光学实验论文【摘要】光学是一门古老的学科,在人们探索光的本质的过程中,光学得到不断的发展。
光学的发展大体上可划分为几何光学、波动光学和量子光学三个阶段。
此次实验主要是研究光的波动性。
实验包括单缝衍射、双缝干涉、光栅衍射、夫琅禾费圆孔衍射、光的偏振,这些都是光学中基础而典型的重要实验。
【关键词】单缝衍射、双缝干涉、光栅衍射、夫琅禾费圆孔衍射、光的偏振RESEARCH OF V ARIOUS OPTICALEXPERIMENTSWANG Jinhao(Sichuan University,College of materials science and engineering)【abstract】Optics is one of the oldest subjects . In the process of people exploring the nature of light, Optics have been developing all the time. The development of optics divides into three stages that include geometrical optics, wave optics, quantum mechanics in general. The experiments mainly study the volatility of light. And the experiments including single-slit diffraction, double-slit interference, diffraction of grating, Fraunhofer diffraction, polarization of light are basal and typical in the optics.【key words】single-slit diffraction, double-slit interference, diffraction of grating, Fraunhofer diffraction, polarization of light实验 1 单缝衍射实验的观测和研究【实验目的】观测单缝衍射现象,研究激光通过单缝形成的衍射图样的光强分布和规律。
【实验原理】用散射角极小准直性很好的激光做光源,照在一个宽度可调的竖直单缝上,在离狭缝较远的距离放置一接收屏,改变缝宽可以在屏上观察到一组衍射图样,从(a )到(d )对应狭缝的宽度由大到小收缩变化,中心亮条纹由小到大向左右两侧水平展开,同时出现一系列明暗相间的结构,(如图1.1.所示),它实际上就是夫琅和费衍射条纹。
当光通过一狭缝时会产生衍射光,衍射图样中的极小值对应的角度由下式给出:,...)3,2,1(sin ==m m a λθ (1.1)这里a 表示缝宽,θ表示图样中心到第m 级极小间的夹角,λ表示光的波长,m 表示级次见图1.2所示。
通常因为衍射角度较小,可以假设: θθtan sin ≈,根据三角关系有:Dy=θt a n(1.2) ,...)3,2,1(==m yD m a λ (1.3)这里a 为狭缝宽度,m 为衍射级次,y 表示衍射中心到第m 级极小间的距离,D 表示从狭缝到光电传感器的距离,单缝衍射的如图所示。
其光强分布的理论公式为:220s i n uuI I = (1.4)图1.2 实验观察到的单缝衍射的光强分布图图1.1 不同宽度单缝的衍射图样其中 λθπs i n a u =式中a 为单缝的宽度,λ为光的波长,θ为衍射角,0I 为正入射(即θ=0)时的入射光强,22sin u u 被称为单缝衍射因子,表征衍射光场内任一点相对光强(即0I I)的强弱。
图一 缝宽为0.12mm 的图像v表一缝宽为0.12mm 衍射记录表缝到传感器接收头的距离123平均值D (cm)70.071.472.5 71.3 一级极小衍射中心左侧(mm )横坐标值(X L ) 光强值 25.1290.035横坐标值(X R) 光强值衍射中心右侧(mm)32.785 0.040角宽度θ(rad) 5.37*10-3单缝缝宽(mm)0.12计算激光的波长(nm)644误差=0.923%图二是缝宽为0.06mm的衍射图形表二缝宽为0.06mm的衍射记录表缝到传感器接收头的距离1 2 3平均值D(cm) 66.4 65.5 66.9 66.3一级极小衍射中心左侧(mm)横坐标值(X L) 光强值22.190 0.015 衍射中心右侧(mm)横坐标值(XR) 光强值36.245 0.015角宽度θ0.0106单缝缝宽(mm)0.06计算激光的波长(nm)635误差=2.31%误差分析:主要是距离测量不够精确实验 2 双缝干涉实验的观测和研究【实验目的】观测双缝干涉的实验现象,研究激光通过双缝形成的干涉图样的光强分布规律。
讨论该现象和规律蕴涵的物理意义和可能的应用领域。
[2]【实验原理】激光通过双缝干涉屏时,每一条狭缝都会各自产生一套单缝衍射的图样,如图2.1所示,其单缝衍射的图样的光强分布满足公式(1.4)函数形式。
由于两条狭缝宽度相同,且相互平行,故两条狭缝衍射的光强分布完全相同。
因为狭缝都是同一单色光源照明,所以从两条狭缝射出的光波的叠加是相干叠加,他们之间还要产生干涉(如图2.2所示)。
由杨氏双缝干涉公式可知,双缝干涉的强度分布为:2c o s4)c o s1(2211δδIII=+=(2.1)式中1I是单独一条狭缝在接收屏上某一点的光强,δ是从两个狭缝的中心分别到接受图2.2 双缝干涉光强分布图图2.1 双缝衍射理论图样屏上P 点的相位差,相位差δ可表示为:θλπδs i n 2d =这里d 表示狭缝中心间距(d a b =+ a 是狭缝的宽度,b 是两狭缝最近邻边的距离)。
干涉条纹中的极大(亮条纹)对应的角度可由下式给出:,...)3,2,1(2s i n===m m d λπδλθ (2.2)式中θ表示从干涉图样中心到第m 级极大之间的夹角,λ表示光的波长,m 表示级次(从中心向外计数,0对应中央极大,1对应第一级极大,2对应第二级极大,…),见图2.1和图2.2。
通常因为角度较小,可以假设:θθtan sin ≈ 根据三角关系,Dy =θtan这里y 表示在屏上从图样中心到第m 级极大间的距离,D 表示从狭缝到屏的距离,如图2.2所示。
所以可得缝间距为:,...)3,2,1(==m yDm d λ (2.3)用单缝衍射的强度公式(1.4)代入公式(2.1)中,可得到双缝衍射的光强分布:2c o s s i n 42220δuu I I = (2.4)图三 缝宽为0.08mm ,缝距为0.5mm 的干涉图像表三缝宽为0.08mm ,缝距为0.5mm 的干涉测量数据表格缝到传感器接收头的距离1 2 3平均值D (cm)72.5 68.571.070.7选择缝距(mm )0.50一级极大 干涉中心左侧横坐标值(X L ) 光强值 24.398 1.273 干涉中心右侧横坐标值(X R ) 光强值 26.1371.275角宽度θ 1.23*10-3计算所得缝距(mm) 0.52二级极大 干涉中心左侧横坐标值(X L ) 光强值 23.529 1.136 干涉中心右侧 横坐标值(X R ) 光强值 27.0621.143角宽度θ 2.50*10-3 计算所得缝距(mm)0.52误差=4%图四 下面是缝宽为0.08mm ,缝距为0.25mm 的干涉图像表四 缝宽为0.08mm ,缝距为0.25mm 的干涉测量数据表格缝到传感器接收头的距离1 2 3平均值D (cm)72.5 68.571.070.7选择缝距(mm )0.25一级极大 干涉中心左侧横坐标值(X L ) 光强值 32.429 0.762 干涉中心右侧横坐标值(X R ) 光强值 35.8480.720角宽度θ 2.42*10-3计算所得缝距(mm) 0.268二级极大 干涉中心左侧横坐标值(X L ) 光强值 30.636 0.289 干涉中心右侧 横坐标值(X R ) 光强值 37.5300.247角宽度θ 4.88*10-3 计算所得缝距(mm)0.266实验 3 光栅衍射(夫琅和费多缝衍射)【实验目的】观察光栅衍射现象,研究光栅衍射规律以及探究光栅的应用。
【实验原理】光栅的衍射即为夫琅和费多缝衍射,与双缝衍射类似,它包含了单缝衍射和多缝干涉两个方面,体现了典型的分波阵面多光束干涉的特性(如图3.1所示)。
相邻两缝的中心距离为d ,相邻两狭缝中心到接收屏P 点的相位差δ为:θλπδsin 2d =因入射波面被多缝分割,每条狭缝成为一子波源,P 点的光振幅应为多条狭缝在P 点振幅的叠加,设每条狭缝对P 点的贡献均相同,记为C ,但各狭缝在P 点产生的振动依次有位相差δ,N 个有位相差δ的小矢量a 相加,可得P 点的合振幅为:图3.1 多缝衍射图样的光强分布2s i n 2s i nδδN aA = (3.1) 需要强调的是,此时δ并非小量,故2sinδ不能近似为2δ,式(3.1)是多缝干涉的结果,考虑到单缝衍射因子的调制作用,多缝的远场衍射光强分布为:22220)2s i n 2s i n(s i n δδN uu I I = (3.2) 其中: λθπsin a u =; θλπδsin 2d =;当狭缝数N (大约为:321010-条)非常大时主极大非常细,这是多光束干涉的重要特征。
当πδk 2=时,干涉为主极大,此时:λθm d =sin ,,,210±±=m (3.3) 公式(3.3)被称为光栅方程,其中d 为光栅常数,λ为光的波长,θ为衍射角。
光栅作为光栅光谱仪的关键元件,直接影响到光谱的分辨率,光谱线的角半宽δθ(见图3.2所示)为: kNd θλδθcos =(3.4)能分辨的最小角度差为:λθθ∆=∆kd mcos (3.5)仪器能分辨最小波长差λ∆的能力,决定了仪器的分辨率,这种分辨率称之为色分辨率。
光谱仪器的色分辨率定义为: λλ∆=R (3.6) 将光的波段推广到X 射线,周期性排列的原子结构就是很好的三维光栅,布拉格对晶体的X 射线做了深入的研究,并将光栅衍射公式(3.3)运用到晶体的微观结构分析之中。
λθm d =sin ,,,210±±=m此式又称为布拉格衍射公式,式中λ为X 射线的波长,d 为晶格常数。
由此可知,只要知道X 射线的波长,由X 射线衍射的强度分布就可以得出晶体的晶格常数,或者说就可得知晶体微观结构的相关信息。