常见光学仪器

本节前言第五节常用的光学仪器大约400多年前，荷兰的米德堡城里住着一个磨眼镜片名叫詹森的玻璃技师。

他的两个男孩又天真又淘气。

一次詹森因事外出，弟兄俩爬上他的工作台玩玻璃片。

他们用铜管两端放上玻璃片，对准一本书看去。

新奇的事出现了，一个逗号竟象一个胖蝌蚪似地爬在那里。

詹森后来做了更高明的管子：管子细长，两端各固定一块凸透镜，管子的长度还可以调整。

这便是1590年制成的第一具显微镜。

詹森的生意就越来越兴隆。

名声很快传了出去。

这消息传到伽利略耳里时，竟成了荷兰有人发明了可以看见远处物体的仪器。

在这一误传之下，伽利略制成了第一具望远镜。

1827年，法国写生画家达格尔开始钻研摄影术。

他拿所有的钱去向光学家购买贵重的透镜，向药房买药品，不分昼夜地一个人关在暗室里。

达格尔把一片铜板镀了银，把它放在水银蒸汽中，然后把这张片子装到摄影机上，对准物体进行拍照，拍照后再作一番处理，片子上有光照的地方就会变成黑色。

因为达格尔制成的镀银铜板感光性能很差，所以拍一次照片十分费事。

一个人要照像，得先在脸上涂一层白粉，然后在摄影机前一动不动地坐上半小时。

我们现在所运用的显微镜、望远镜、照相机在构造上、功能上与早期相比都有了很大改进。

这节中我们对它们的结构，工作原理作具体介绍，并结合动画来生动演示各自的成像过程。

§1.5常用的光学仪器观察很小或很远的物体时，我们凭肉眼往往看不清楚，这时就要凭借相应的仪器——显微镜和望远镜来增大观察物体时的视角，从而能最大限度地看清物体。

为了把观察到的景物记录下来，还需要使用照相机。

显微镜显微镜是用来观察细菌、动植物组织、金属结构等细微物体的光学仪器。

显微镜的主要部分是装在镜筒两端的两组透镜。

每组透镜都相当于一个凸透镜，对着物体的一组叫做物镜，对着眼睛的一组叫做目镜。

物镜的焦距很短，目镜的焦距较长。

图中展示的是利用显微镜观察到的微生物（单细胞海藻）的情况。

我们将样品放置在载玻片上，盖上覆片。

利用光学仪器观察光的偏振现象光是一种电磁波，通常被描述为电场和磁场的正交振动。

而光的偏振现象是指光波中电矢量在特定方向上振动的现象。

为了观察和研究光的偏振现象，科学家们发展了各种光学仪器。

本文将介绍几种常用的光学仪器，以及利用这些仪器观察和分析光的偏振现象的方法。

一、偏振片偏振片是用于观察和控制光的偏振状态的最基本工具之一。

它通过一个特殊的材料制成，能够选择性地允许某个偏振方向的光通过，而阻挡其他方向的光。

常见的偏振片有线性偏振片和圆偏振片两种。

1. 线性偏振片线性偏振片是最常见的偏振片类型，它只允许一个特定方向上的光通过。

在观察光的偏振现象时，可以使用两个线性偏振片叠加的方法。

首先，将两个线性偏振片相互垂直放置。

当没有光通过时，两个偏振方向相互垂直，光无法通过。

接下来，逐渐旋转其中一个偏振片，可以观察到从完全暗到逐渐亮起的变化。

当两个偏振片的偏振方向重合时，光通过的强度最大；当两个偏振片的偏振方向相互垂直时，光无法通过。

通过这种方法，可以定量测量光的偏振方向，并观察不同偏振状态下的光强变化。

2. 圆偏振片圆偏振片是一种特殊的偏振片，它能够将线偏振光转化为圆偏振光，进而改变光的偏振状态。

观察光的偏振现象时，可以将圆偏振片与待观察光源或其他偏振片相结合。

将圆偏振片与线偏振片叠加时，可以观察到逐渐改变的亮度和颜色。

这是因为圆偏振片将线偏振光转化为左旋或右旋的圆偏振光，而线偏振片只允许一个特定方向上的光通过。

通过分析观察到的颜色和亮度变化，可以推断出光的偏振状态。

二、偏振显微镜偏振显微镜是一种专门用于观察偏振光的光学仪器。

它结合了具有特殊功能的偏振片和显微镜系统，能够观察到物质的光学性质和结构。

使用偏振显微镜观察光的偏振现象时，可以通过旋转偏振片和分析样品的偏振特性来观察和测量样品的光学性质。

首先，将物质样品放置在显微镜的样品平台上。

然后，通过旋转偏振片调整偏振方向，观察样品光的强度和颜色的变化。

不同样品对偏振光的旋转能力和吸收性有不同的响应，通过观察这些变化，可以推断出样品的光学性质和结构。

光学仪器是用于检测、测量和操作光的设备和工具，它们基于光的传播、反射、折射、干涉和衍射等现象来实现特定的功能。

光学设计则是通过优化光学系统的构成和参数，以实现特定的光学性能和功能。

本文将详细介绍光学仪器和光学设计的原理、方法和应用。

一、光学仪器的原理和分类：光学仪器是利用光的传播和相互作用来检测、测量和操作光的设备和工具。

它们基于光的特性和光学元件，如透镜、反射镜、光栅等，实现特定的功能。

常见的光学仪器包括以下几种：1. 显微镜：利用透镜和光学系统来放大和观察微小物体的设备。

它可以通过调整放大倍数和对焦距离来获得高分辨率的图像。

2. 望远镜：利用反射镜或透镜等光学元件来放大远处物体的设备。

它可以通过调整焦距和放大倍数来观察远处天体或景物。

3. 光谱仪：用于测量和分析光的波长和强度分布的设备。

它可以通过光栅、棱镜或干涉仪等光学元件对光进行分散、分光和检测。

4. 干涉仪：利用光的干涉原理来测量物体的形状、厚度或折射率等参数的设备。

常见的干涉仪包括白光干涉仪、迈克尔逊干涉仪和弗罗格干涉仪等。

5. 激光器：产生激光光束的设备。

它利用光的受激辐射和放大过程来产生一束高强度、单色和相干性很好的光。

二、光学设计的原理和方法：光学设计是通过优化光学系统的构成和参数，以实现特定的光学性能和功能。

它基于光的传播和相互作用，利用光学元件和光学系统的特性和参数，以满足特定的设计要求。

常见的光学设计方法包括以下几种：1. 几何光学设计：基于几何光学原理，通过光的传播和物体的几何形状来设计光学系统。

例如，通过选择适当的光学元件和调整其参数，以实现特定的光学成像、放大或聚焦等功能。

2. 光线追迹法：通过追踪光线的传播路径和相互作用，以预测和优化光学系统的性能。

它可以用于设计光学系统的光路、像差校正和光源布局等。

3. 波前传播法：通过模拟光的波前传播和相位变化，以预测和优化光学系统的成像质量和像差。

它可以用于设计光学系统的透镜曲率、光阑尺寸和光学元件的位置等。

北师大版物理八年级下册第六章知识点+测试题第六章：常见的光学仪器一.基本知识点归纳：1.凸透镜:有两个虚焦点。

1)外观：表面是球面的一部分，中间厚，边缘薄，由透明材料制成。

2）光学特点：对光线具有会聚作用①正确看待凸透镜对光线的会聚作用：光线经透镜折射后，折射光线相对于入射光线原来的传播方向，更靠近主轴。

②凸透镜越厚，它表面的弯曲程度越大，折光能力越强，其焦距越短。

3）成像规律及应用：①U>2f:f＜V＜2f，成倒立缩小的实像应用：照相机②U=2f:V=2f，成倒立等大的实像应用：——③2f>U>f:V＞2f，成倒立放大的实像应用：幻灯机，投影仪④U＜ｆ：成正立放大的虚像应用：放大镜规律简化总结：①一倍焦距分虚实，两倍焦距分大小。

②成实像时：物远像近，物近像远，像近像小，像远像大。

③成虚像时：物远像远，物近像近，像近像小，像远像大。

④成实像时，像与物比较：上下，左右均相反；而成虚像时，像与物上下，左右均相同。

这点与平面镜有所区别！2．光学仪器的操作1）照相机的操作：①若要扩大照相范围，就要让像变小，具体操作方法是：增大照相机与被拍照物体的距离以增大物距，同时缩短暗箱长度以减小相距．②照相机镜头上沾有少量灰尘对成像效果影响不大,灰尘由于距离镜头太近，故它不会通过凸透镜成实像呈现在底片上。

但它会遮挡住部分射到镜头上的光，使像的亮度受到一定的影响。

2）幻灯机的操作：①由于物体通过幻灯机的镜头成的是倒立的像，故幻灯片要倒插。

②若觉得屏幕上的图像太小，则应该减小幻灯片到镜头的距离，同时增大镜头到屏幕的距离。

3）放大镜的操作：①要利用放大镜看到物体正立放大的虚像，必须保证物体到放大镜的距离小于一倍焦距。

若物体到放大镜的距离大于一倍焦距，则我们看到的就是倒立的实像了。

②如果要想将物体的像放大得更多一些，则应该稍稍增大物体到放大镜的距离，但要保证这个距离不能超过一倍焦距。

3.眼睛1)原理:U>2f,成倒立缩小的实像(与照相机相同)眼睛的晶状体相当于照相机的镜头，瞳孔相当于照相机的光圈，眼睑相当于照相机的快门，视网膜相当于照相机的底片。

教学课题第五节常见的光学仪器总结备课组成员：齐军飞史彦君主备成员：严海雷授课地点授课老师授课时间【知识要点】1、透镜的种类及几个名词（1）凸透镜：中间厚．、边缘薄．的透镜；凸透镜对光有会聚．．作用。

（2）凹透镜：中间薄．、边缘厚．的透镜；凹透镜对光有发散．．作用。

（3）有关透镜的几个名词：①光心O：透镜的中心；②主光轴：通过光心O和球面球心C的直线；③焦点F：平行光线经凸透镜折射后会聚于主光轴上的一点叫凸透镜的焦点，凸透镜两侧各有一个焦点且对称；平行光线经凹透镜折射后发散，这些折射光线的反向延长线相交在主光轴上的一点叫凹透镜的虚焦点，两侧各有一个且对称。

④焦距f：焦点到透镜光心的距离。

2、三条特殊光线（1）凸透镜（见图3-1）：①平行于主光轴的光线被凸透镜折射之后会聚于焦点；②从焦点发出的光线被凸透镜折射之后平行于主光轴射出；③经过光心的光线传播方向不改变。

（2）凹透镜（见图3-2）：①平行于主光轴的光线被凹透镜折射后，折射光线的反向延长线过焦点；②正对凹透镜另一侧焦点射出的光线，通过凹透镜后与主光轴平行；③经过光心的光线传播方向不改变。

（图3-1）（图3-2）3、测定凸透镜焦点的方法：让平行光平行于主光轴通过凸透镜会聚于一点，这点就是凸透镜的焦点。

然后用刻度尺测出焦点到光心的距离即为焦距；4、测定凸透镜焦距的方法：让凸透镜正对．．着太阳光，拿一张白纸在它的另一侧来回移动，直到在纸上出现一个最小最亮的光斑．．．．．．．（见图3-3），用刻度尺测出凸透镜到白纸的距离即为该凸透镜的焦距。

探究凸透镜成像规律1、探究凸透镜成像规律实验：（1）用到的实验器材有：光具座、蜡烛、凸透镜、光屏。

（2）实验过程：①把蜡烛、凸透镜、光屏依次放在光具座上，点燃蜡烛，调整它们的高度，使烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度．．．．；②把凸透镜放在光具座中央，把蜡烛放在离凸透镜尽量远的位置上，调整光屏到透镜的距离（即像距），使烛焰在光屏上成一个清晰的像，观察像的大小、正倒情况，测出物距和像距；③调节蜡烛的位置，重复以上操作。

最常见的光学器材有哪些？光学器材是指利用光学原理与技术进行相关研究和应用的设备和工具。

在现代科学技术发展的进程中，光学器材作为一种重要的研究和应用工具，被广泛应用于物理学、化学、医学、生物学等领域。

下面将介绍最常见的光学器材，以便大家对光学器材有更深入的了解。

1. 光学显微镜光学显微镜是一种利用光的折射、散射和吸收等几何光学原理来观察和研究微小物体的仪器。

它具有高分辨率、观察样品无需特殊处理等优点，因此被广泛应用于生物学、医学和材料科学等领域。

光学显微镜的核心部件包括物镜、目镜、聚光镜、光源等。

2. 光谱仪光谱仪是一种能够将光信号分解成不同波长的光谱的设备。

它通过分析光的波长，可以获取物质的结构、组成和性质等信息。

光谱仪主要由光源、单色器、检测器和数据处理系统等组成。

在化学分析、物质鉴定、天文学研究等领域，光谱仪具有不可替代的作用。

3. 激光器激光器是一种可以产生高强度、高单色性、高直线度的激光光束的设备。

它具有高亮度、窄带宽、远程传输等特点，因此在科学研究、通信技术、医学治疗等领域得到广泛应用。

激光器的工作原理是通过受激辐射将放大的原子或分子激发产生的光，经过镜片和其他光学元件的调整和放大，形成并发射出具有特定属性的激光光束。

4. 光学光源光学光源是指能够产生可见光、红外光或紫外光的设备。

光学光源在光学实验、光学测量与检测等应用中起着至关重要的作用。

根据不同的需求，光学光源可以分为白光光源、单色光源和激光光源等。

白光光源可以发出连续的宽谱光，单色光源可以发出单色的光，而激光光源可以产生高强度、高单色性的激光光束。

5. 光学滤光片光学滤光片是一种利用特殊的光学材料制成的，能够选择性地吸收或透射特定波长光线的装置。

它常用于调节、分离和过滤光线，以满足特定的实验和应用需求。

光学滤光片可以根据其透射、反射或吸收特性将光线分为不同的波段，从而实现光线的调控和管理。

以上就是最常见的光学器材的介绍。

这些光学器材在科学研究、医学诊断、工业制造和通信技术等众多领域都发挥着重要作用。

常见的光学仪器知识点归纳光学仪器是利用光学原理和技术制造的用于观测、测量和分析光学现象和光学性质的工具。

常见的光学仪器有显微镜、望远镜、光谱仪、激光器等。

以下是常见的光学仪器知识点的归纳：1.显微镜：-组成结构：显微镜主要由物镜、目镜、光源和调焦系统等组成。

-工作原理：通过物镜放大物体的细节，再通过目镜观察放大后的像。

光源提供照明。

-数字显微镜：具备数字图像处理系统，可以将观察到的图像数字化和存储。

-应用领域：生物学、医学、材料科学等。

2.望远镜：-类型：天文望远镜、光学显微镜、光学望远镜等。

-分类：可分为折射望远镜和反射望远镜两种。

-折射望远镜：利用透镜集中光线，放大远处的物体，适合观察地面、天体等。

-反射望远镜：通过凹面镜将光线聚焦，适合观测天体等。

3.光谱仪：-基本原理：将光分解成一系列不同波长的分光线，再通过检测器接收光信号，用于分析物质组成和性质。

-分类：可分为离散光谱仪、连续光谱仪等。

-离散光谱仪：采用棱镜或光栅将光分散成不同波长的成分。

-连续光谱仪：利用干涉或衍射原理将光分解成连续的波长范围。

4.激光器：-基本原理：通过光放大器将光增强至激光状态，再通过光学谐振腔产生锐利的单色、单向和相干的激光。

-分类：可分为气体激光器、固体激光器、半导体激光器等。

-气体激光器：利用气体的激发态转变为基态释放能量产生激光。

-固体激光器：利用固体材料中的激发态原子（离子）释放能量产生激光。

5.干涉仪：-类型：干涉仪主要有薄膜干涉仪、迈克尔逊干涉仪、马赫-曾德尔干涉仪等。

-原理：利用光的干涉现象测量光的相位差或物体形状等。

-应用领域：干涉仪广泛应用于光学表面检测、薄膜厚度测量、干涉测量等领域。

以上只是对光学仪器知识的简单归纳，实际上，光学仪器领域还涉及到很多专业的知识，如光学设计、光学制造、光学检测等。

光学仪器的发展和创新在科学、医学和工业领域发挥重要作用，为人们提供了更好的观察、测量和分析手段。

七年级物理光学仪器知识点光学是物理学的一个重要分支。

光学仪器是用于制作、观察和测量光的仪器。

本文将介绍七年级物理光学仪器的知识点。

一、透镜
透镜是一种经常被用于光学仪器中的光学元件。

它是由一段透明的材料做成的，分为凸透镜和凹透镜。

透镜的主要作用是将光线聚焦或分散。

二、显微镜
显微镜是一种用于观察微小物体的光学仪器。

它通过放大目标物体的图像，让人们能够更清晰地看到微小物体。

显微镜的主要组成部分包括物镜、目镜和管身。

三、望远镜
望远镜是一种用于观察远处物体的光学仪器。

它通过聚焦光线来使物体放大，让人们能够更清晰地看到远处物体。

望远镜的主要组成部分包括物镜、目镜和两个反射镜。

四、光栅
光栅是一种光学仪器，它能够将光分解为不同的波长。

它通常由许多平行的线条构成，线条之间的距离可以很小，可以很大。

光栅的主要作用是用于分析和测量光线中的波长。

五、光电池
光电池是一种将光能转化为电能的设备。

它由一个半导体材料制成，在光照射的情况下，将产生电子，并将电子导入外部电路中。

光电池的主要应用领域包括太阳能电池板、光电导计等。

光学仪器可以在许多领域得到广泛应用，如医学、天文学、生物学等。

在学习物理学的过程中，光学仪器的知识是不可或缺的一部分。

光学仪器的组成和原理不仅能够帮助学生更好地理解物理学的基本概念，同时也能够培养他们观察和思考的能力。

光学仪器的应用光学仪器是一类利用光学原理和技术制造的用于观测、测量和分析的设备。

它在科学研究、工业生产、医学诊断等领域发挥着重要作用。

本文将从几个典型的光学仪器应用领域进行介绍。

一、显微镜的应用显微镜是一种重要的光学仪器，被广泛应用于生物学、医学、材料科学等领域。

在生物学研究中，显微镜可以观察和研究细胞结构、组织构造以及微生物等微观世界的现象。

在医学诊断中，显微镜可以用于检测和鉴定疾病的标本，帮助医生做出正确的诊断并选择合适的治疗方法。

在材料科学研究中，显微镜可以揭示材料的微观结构和性质，为材料的设计和改进提供重要参考。

二、望远镜的应用望远镜是用来观察远处物体的光学仪器，被广泛用于天文学和地理学研究中。

在天文学研究中，望远镜可以观察和研究天体的运动、结构和性质，帮助天文学家揭示宇宙的奥秘。

在地理学研究中，望远镜可以观察和测量地理现象，如地貌、河流等，帮助地理学家了解地球的表面特征和变化规律。

三、激光技术的应用激光是一种高度聚光、高度单色的光束，具有强大的能量和独特的特性。

激光技术在医学、通信、制造业等领域得到了广泛应用。

在医学领域，激光技术可以用于眼科手术、皮肤治疗和癌症治疗等。

在通信领域，激光技术可以实现高速、远距离的光纤通信。

在制造业中，激光技术可以用于切割、焊接和打标等工艺，提高生产效率和质量。

四、光谱仪的应用光谱仪是一种测量和分析光的设备，可以将光分解为不同波长的成分。

它在化学、物理、生物学等领域发挥着重要作用。

在化学分析中，光谱仪可以用于研究物质的成分和结构，如红外光谱、紫外光谱等。

在物理学中，光谱仪可以用于研究光的性质和相互作用。

在生物学研究中，光谱仪可以用于研究生物分子的结构和功能。

五、干涉仪和衍射仪的应用干涉仪和衍射仪是利用光的干涉和衍射现象进行测量和分析的仪器。

它们在物理学、天文学、粒子物理学等领域得到广泛应用。

在物理学研究中，干涉仪和衍射仪可以用于测量光的波长和光的相位差，从而获得物质的结构和性质信息。

几种仪器的用途归纳仪器是在科学研究、实验室工作和工业生产过程中广泛使用的工具。

根据其用途的不同，仪器可以分为很多种类。

以下是几种常见仪器的用途归纳：1.光学仪器：光学仪器主要用于观察和分析光的性质和行为的设备。

包括显微镜、望远镜、光谱仪等。

显微镜用于观察微小的物体或结构，常用于生物学、医学和材料科学等领域。

望远镜用于观测遥远物体的星体和地球物体等，常用于天文学和地理学等领域。

光谱仪用于分析和测量光的频率和波长，常用于化学和物理学等领域。

2.电子仪器：电子仪器主要用于测量、控制和处理电信号的设备。

包括示波器、信号发生器、万用表等。

示波器用于测量电压、电流和频率等信号的波形和时序，常用于电子工程和通信工程等领域。

信号发生器用于产生不同频率和振幅的电信号，常用于电子测试和通信系统的校准。

万用表用于测量电压、电流、电阻和容量等电性量，是电子工程师日常工作中常用的工具。

3.分析仪器：分析仪器主要用于化学和生物学样品的定量和定性分析。

包括质谱仪、气相色谱仪、光谱仪等。

质谱仪用于分析和鉴定化学物质的成分和结构，常用于有机化学、药学和环境监测等领域。

气相色谱仪用于分离和定量化学混合物中的成分，常用于食品安全和环境保护等领域。

光谱仪用于分析和测量物质的光学性质，常用于药学、物理学和材料科学等领域。

4.生命科学仪器：生命科学仪器主要用于研究和测量生物体的结构和功能的设备。

包括离心机、DNA测序仪、流式细胞仪等。

离心机用于分离和沉淀生物样品中的细胞、蛋白质和核酸等，常用于分子生物学和细胞生物学等领域。

DNA测序仪用于测定DNA序列的顺序和碱基组成，是基因组学和遗传学研究中必不可少的工具。

流式细胞仪用于分析和计数细胞的数量和特征，常用于免疫学和肿瘤学等领域。

5.物理仪器：物理仪器主要用于研究和测量物质的物理性质和规律的设备。

包括电子显微镜、核磁共振仪、加速器等。

电子显微镜用于观察和研究微观物体的结构和性质，常用于材料科学、纳米技术和电子学等领域。

光学仪器的原理及其应用光学是一门研究光的传播、反射、折射、散射、干涉、衍射等现象的科学，它的应用与生产生活息息相关。

光学仪器是光学应用的具体体现，如显微镜、望远镜、光谱仪、投影仪等，它们在科学、医学、军事、工业、教育等领域发挥着重要的作用。

一、光学仪器的原理1. 反射定律根据反射定律，一个入射角为α 的光束入射到平面镜上，反射角为β，那么反射角与入射角之间的关系为β=α，即入射角和反射角相等且在同一平面内。

利用反射定律，可以制造反射镜、反光镜、望远镜等光学仪器。

2. 折射定律根据折射定律，光束从一介质经过交界面进入另一介质时，入射角与折射角之间的关系为n1sinα=n2sinβ，其中 n1、n2 分别表示两种介质的折射率，α、β 分别表示入射角和折射角。

利用折射定律，可以制造透镜、眼镜、光纤等光学仪器。

3. 干涉现象干涉是指两束光经过不同的路径汇聚到一点时，它们之间会产生干涉，形成一系列明暗相间的干涉条纹。

干涉现象有菲涅尔双缝实验、英国杨氏双缝干涉实验、迈克尔逊干涉仪等。

利用干涉现象，可以制造干涉仪、等厚线仪、光栅分光计等光学仪器。

4. 衍射现象衍射是指光波通过有限孔径阻碍传播后，在衍射屏上产生的干涉现象。

其中，夫琅禾费衍射成为了光学研究所无法回避的问题。

利用衍射现象，可以制造波阵面计、衍射光栅、像衍射光学等光学仪器。

二、光学仪器的应用1. 医学显微镜是医学领域常用的光学仪器，它可以放大生物细胞、组织、器官等组织结构，便于研究和诊断疾病。

另外，近年来，人们还发明了光学相干断层扫描成像技术（OCT），其原理利用光的干涉和衍射现象对组织进行非侵入式的高分辨率成像，被广泛应用于眼科、皮肤病学、牙科等领域。

2. 工业光学仪器被广泛应用于照明、摄影、激光加工、半导体制造等工业领域。

例如，激光干涉仪可以用于检测工件的表面粗糙度和平整度，直接同步控制加工中心的加工量调整，从而实现自动化加工。

3. 教育光学仪器在教育领域也有很重要的应用。