大学物理实验(光学)

一、实验目的1. 理解光学基本原理，包括光的反射、折射、干涉、衍射等。

2. 掌握光学仪器的基本操作，如平行光管、透镜、光栅等。

3. 通过实验验证光学定律，加深对光学理论的理解。

4. 培养实验操作技能和数据处理能力。

二、实验仪器与设备1. 平行光管2. 透镜3. 光栅4. 光具座5. 读数显微镜6. 分光计7. 激光器8. 光屏9. 计算机及数据采集软件三、实验内容及步骤1. 材料的光反射比、透射比测量（1）将待测材料放置在平行光管与光屏之间。

（2）调节平行光管，使光线垂直照射到待测材料表面。

（3）观察并记录反射光和透射光的强度。

（4）根据反射光和透射光的强度，计算材料的反射比和透射比。

2. 采光系数测量（1）在室内选择一个合适的位置，安装采光系数测量仪。

（2）打开光源，调整光强，使室内光照达到正常水平。

（3）观察并记录采光系数测量仪的读数。

（4）根据测量结果，计算室内采光系数。

3. 室内照明实测（1）在室内选择多个测量点，安装照明实测仪。

（2）打开光源，调整光强，使室内光照达到正常水平。

（3）观察并记录照明实测仪的读数。

（4）根据测量结果，分析室内照明情况，提出改进建议。

4. 用平行光管测量透镜焦距（1）将平行光管、透镜和光屏依次放置在光具座上。

（2）调整平行光管和透镜，使光线经过透镜后变为平行光。

（3）观察并记录光屏上成像的位置。

（4）根据成像位置，计算透镜的焦距。

5. 傅立叶光学实验（1）将实验装置组装好，包括傅里叶透镜、光栅、光源等。

（2）调节光栅，使光束通过傅里叶透镜。

（3）观察并记录光屏上的图像。

（4）分析图像，验证傅立叶光学原理。

6. 光的干涉与衍射现象的研究（1）将实验装置组装好，包括单缝、双缝、光栅等。

（2）调节光源和光栅，观察并记录干涉和衍射现象。

（3）分析干涉和衍射现象，验证光学定律。

四、实验结果与分析1. 根据实验数据，计算出材料的反射比和透射比。

2. 根据采光系数测量结果，分析室内采光情况。

大学物理光学实验报告（二）引言概述：本文是关于大学物理光学实验报告（二）的文档。

光学实验是大学物理课程中非常重要的一部分，通过实验可以帮助学生巩固理论知识，并深入了解光学原理和现象。

本次实验主要包括室内实验和室外实验两个部分，分别探究了光的干涉、衍射以及偏振现象。

本文将从以下五个大点进行阐述。

一、双缝干涉实验在本部分中，我们首先会介绍双缝干涉实验的原理和装置。

随后，我们会详细描述实验的步骤和操作，包括测量光源到狭缝及狭缝到屏幕的距离、测量干涉条纹的间距以及改变光波长和狭缝间距对干涉条纹的影响等。

最后，我们会分析实验结果并得出结论。

二、杨氏双缝干涉实验在本部分中，我们将介绍杨氏双缝干涉实验的原理和装置。

然后，我们会描述实验过程，包括测量干涉条纹的间距、改变狭缝间距对干涉条纹的影响以及在不同光波长下观察干涉现象。

最后，我们会对实验结果进行分析和总结。

三、单缝衍射实验本部分将介绍单缝衍射实验的原理和装置。

我们会详细描述实验过程，包括测量衍射角度和衍射条纹的宽度、改变狭缝宽度对衍射现象的影响以及观察在不同波长下的衍射现象。

最后，我们会根据实验结果进行分析，并给出结论。

四、偏振实验在本部分中，我们将介绍偏振实验的原理和装置。

我们会描述实验的步骤和操作，包括观察线偏振光的特性、调节偏振片的角度以及观察偏振片对光波的影响等。

我们还会进行实验结果的分析，并得出结论。

五、室外实验在本部分中，我们将介绍室外实验的内容。

我们会详细描述实验的步骤和操作，包括观察大气衍射现象、测量太阳高度角以及利用反射现象观测物体的实际高度等。

最后，我们会对实验结果进行分析，并给出相应结论。

总结：通过本次大学物理光学实验，我们深入了解了光的干涉、衍射以及偏振现象。

我们通过双缝干涉实验、杨氏双缝干涉实验、单缝衍射实验和偏振实验探究了这些现象的原理和特性，并通过室外实验观察了大气衍射现象和反射现象等。

通过实验的操作和数据分析，我们对光学原理有了更深刻的理解，并得出了相关结论。

0I ϕI ϕI )2( λϕπβaSin =大学物理光学实验（部分）单缝衍射一、 实验目的1.观察单缝衍射现象，了解衍射特点；2.测量单缝衍射的相对光强分布。

二、 实验仪器激光器、单缝、检流计、硅光电池等 三、 实验原理照到狭缝上的波前上每一点都起着新波源的作用，从这个波前出发，光线迭加的结果是出现平行于狭缝的明暗相间的条纹。

亮条纹从中心往两侧依次是0级、1级、2级……n 级亮条纹。

暗条纹依次是1级、2级…..n 级。

设光轴上的光强为 屏上与光轴夹角 ϕ 为的一处光强为220sin ββII = （1）1.当)0(0==ϕβ时，0I I =ϕ；称为主极大或零级亮条纹。

2.当)2,1(⋅⋅⋅⋅±±==m m πβ，即am Sin λϕ=时，0=ϕI ，出现暗条纹。

暗条纹在a m λϕ=的方向上。

主极大两侧暗条纹之间的夹角aλϕ2=∆，其余暗条纹间的间距为aλϕ=∆。

3.其他亮条纹的位置：()322/2ββββββββSin Cos Sin Sin d d -=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛ 极大值。

取时，即 ,0I tg Sin Cos βββββ==- 可得：⋅⋅⋅±±±=πππβ47.346.243.1，，即：)3(47.3,46.2,43.1 aa a λλλϕ±±±=亮条纹的光强是极值的0.047，0.017，0.008倍………4.总结： ϕSin-2a λ -1.43a λ -a λ 0aλ1.43aλ2aλ ϕI0 -0.047 00I0 0.047 0四、 实验内容和步骤1.按夫琅和费单缝衍射实验装置设计光路。

即入射到狭缝的光束是平行光，传播到观察点的各子波的光线也是平行光。

2.激光点亮并垂直于狭缝，观察屏放到较远处D>>a.3.观察单缝衍射现象 （1）调节狭缝又宽变窄，再由窄变宽，观察衍射图像的变化，估计出衍射图像刚出现可分辨条纹时的缝宽。

一、实验目的1. 理解光学实验的基本原理和方法；2. 掌握光学仪器的使用和调整技巧；3. 通过实验，加深对光学现象和理论的理解；4. 培养实验操作技能和科学思维能力。

二、实验仪器与材料1. 光学仪器：平行光管、透镜、滤光片、积分球、光谱仪、光纤光谱仪等；2. 光源：白光光源、激光光源等；3. 实验材料：滤光片、薄膜、光纤等；4. 其他：读数显微镜、光具座、数据记录表等。

三、实验内容及步骤1. 光的反射与折射实验（1）实验目的：观察光的反射和折射现象，验证反射定律和折射定律。

（2）实验步骤：① 调整平行光管，使其发出平行光；② 将平行光照射到平面镜上，观察反射光；③ 改变入射角，观察反射光的变化，验证反射定律；④ 将平行光照射到透镜上，观察折射光；⑤ 改变入射角，观察折射光的变化，验证折射定律。

2. 光谱分析实验（1）实验目的：了解光谱仪的原理和使用方法，测量不同种类滤光片的透过率。

（2）实验步骤：① 调整光谱仪，使其正常工作；② 将待测滤光片放入光谱仪中，观察其光谱分布；③ 记录光谱数据，计算透过率。

3. 薄膜干涉实验（1）实验目的：了解薄膜的性质与应用，观察薄膜干涉现象。

（2）实验步骤：① 调整薄膜干涉仪，使其正常工作；② 观察薄膜干涉条纹，记录条纹间距；③ 分析条纹间距与薄膜厚度、折射率的关系。

4. 光纤光谱仪实验（1）实验目的：了解光纤光谱仪的原理与使用方法。

（2）实验步骤：① 调整光纤光谱仪，使其正常工作；② 将待测光源连接到光纤光谱仪中，观察其光谱分布；③ 记录光谱数据，分析光谱特征。

四、实验结果与分析1. 光的反射与折射实验实验结果显示，当入射角逐渐增大时，反射光和折射光的角度也随之增大，符合反射定律和折射定律。

2. 光谱分析实验实验结果显示，不同种类滤光片的透过率不同，与滤光片材料有关。

3. 薄膜干涉实验实验结果显示，薄膜干涉条纹间距与薄膜厚度、折射率有关，符合薄膜干涉原理。

4. 光纤光谱仪实验实验结果显示，光纤光谱仪能够有效地测量光源的光谱分布，为光纤通信、光纤传感等领域提供技术支持。

大学物理光学实验教学总结引言：光学实验是大学物理的重要组成部分，通过实验可以帮助学生加深对光学理论的理解，提高实验操作和数据处理能力。

本文将从实验目的、实验内容、实验装置和实验结果等方面对大学物理光学实验进行总结和分析。

一、实验目的光学实验的目的是通过实验探究光的特性及其相关现象，验证光学定律和理论模型。

常见的光学实验目的包括测量光的干涉、衍射、偏振等现象，研究光的横向和纵向特性，理解光的传播规律和光的波粒二象性等。

二、实验内容在大学物理光学实验中，常见的实验内容包括以下几个方面：1. 光的干涉实验：通过干涉实验，可以研究光的干涉现象和干涉条纹的形成原理，例如杨氏双缝干涉实验和牛顿环干涉实验等。

2. 光的衍射实验：衍射实验可以研究光的衍射现象和衍射的特性，例如杨氏单缝衍射实验和费涅耳衍射实验等。

3. 光的偏振实验：通过偏振实验，可以理解光的偏振现象和偏振的特性，例如偏振片的使用和马吕斯定律的验证等。

4. 光的光栅实验：光栅实验可以研究光的光栅衍射现象和光的光栅分光仪的原理及应用等。

5. 光的干涉与衍射的应用实验：通过应用实验，可以通过光的干涉和衍射来研究相关的应用现象，例如菲涅耳透镜和拉曼光谱仪等。

三、实验装置大学物理光学实验中常见的实验装置包括光源、光学元件和光学仪器等。

1. 光源：常见的光源包括白光灯、激光器、光电二极管等。

根据实验需要和研究对象的特性，可以选择合适的光源。

2. 光学元件：光学元件包括透镜、棱镜、吸收片、偏振片等。

透镜用于调节光线的传播方向和聚焦程度，棱镜可以使光线发生折射和反射，吸收片用于吸收或衰减光的强度，偏振片用于调整光线的偏振状态。

3. 光学仪器：光学仪器包括干涉仪、衍射仪、光栅仪、透镜仪等。

这些仪器可以用于测量光的干涉条纹、衍射图样、光的光栅衍射等实验结果。

四、实验结果在大学物理光学实验中，通过实验装置和仪器的使用，可以得到一系列实验结果，包括干涉条纹图样、衍射图样、光的偏振状态等。

大学光学物理演示实验报告大学光学物理演示实验报告引言：光学物理是一门研究光的性质和行为的学科，通过实验演示可以更加直观地了解光的特性。

本报告将介绍我参与的大学光学物理演示实验，通过实验的设计和结果分析，探讨光学物理的基本原理和应用。

实验一：光的折射现象实验目的：通过实验观察和测量光的折射现象，探究光在不同介质中传播的规律。

实验原理：光在不同介质中传播时会发生折射现象，其折射角与入射角之间有一定的关系，即折射定律。

折射定律可以用数学公式n1sinθ1=n2sinθ2表示，其中n1和n2分别为两个介质的折射率，θ1和θ2分别为入射角和折射角。

实验步骤：1. 准备一个光源、一个半透明介质（如玻璃板）和一个光屏。

2. 将光源放置在一侧，使光线通过半透明介质射向光屏。

3. 在光屏上观察到的光线方向，并测量入射角和折射角。

4. 重复实验多次，记录数据并计算折射率。

实验结果：通过实验测量得到的数据，可以计算出不同介质的折射率。

例如，当光线从空气射向玻璃时，折射率为1.5左右。

实验分析：通过实验观察和测量，我们可以发现光在不同介质中传播时，会发生折射现象。

而折射现象的发生是由光在不同介质中传播速度的改变导致的。

根据折射定律，我们可以计算出不同介质的折射率，从而进一步了解光在不同介质中的传播规律。

实验二：光的干涉现象实验目的：通过实验观察和测量光的干涉现象，探究光的波动性和干涉规律。

实验原理：光的干涉是指两束或多束光波相遇时产生的干涉现象。

干涉可以分为构造干涉和破坏干涉两种情况。

构造干涉是指光波叠加相长，形成明暗条纹；破坏干涉是指光波叠加相消，形成暗纹。

实验步骤：1. 准备一个光源、一个狭缝装置和一个干涉屏。

2. 将光源放置在一侧，使光线通过狭缝装置射向干涉屏。

3. 在干涉屏上观察到的干涉条纹，并测量条纹间距。

4. 通过调整狭缝宽度或改变光源颜色，观察干涉条纹的变化。

实验结果：通过实验观察到的干涉条纹，可以测量出条纹间距。

大学物理光实验报告大学物理光实验报告引言光学实验是大学物理实验中重要的一部分，通过实践操作，学生可以更好地理解光的性质和现象。

本次实验旨在探究光的折射、反射以及干涉现象，并通过实验数据和理论分析来验证相关定律。

实验一：光的折射光的折射现象是指光线从一种介质传播到另一种介质时，由于介质的光密度不同，光线的传播方向发生改变的现象。

我们在实验中使用了一块玻璃板和一束光线，通过改变入射角度，观察光线的折射现象。

实验结果显示，当光线从空气射入玻璃板时，光线发生了折射，且折射角度小于入射角度。

通过测量入射角度和折射角度的数值，我们可以使用斯涅尔定律来计算光的折射率。

实验数据与理论计算结果相符，验证了斯涅尔定律的准确性。

实验二：光的反射光的反射现象是指光线从一种介质射入另一种介质时，在介质表面发生反射的现象。

我们在实验中使用了一面镜子和一束光线，观察光线的反射现象。

实验结果显示，光线在射入镜子表面时发生了反射，并且反射角等于入射角。

通过测量入射角度和反射角度的数值，我们可以验证光的反射定律。

实验数据与理论预期相符，进一步验证了光的反射定律的准确性。

实验三：光的干涉光的干涉现象是指两束或多束光线相遇时，由于光的波动性质而产生的干涉条纹的现象。

我们在实验中使用了一束激光和一块薄膜，观察光的干涉现象。

实验结果显示，当激光穿过薄膜时，出现了明暗相间的干涉条纹。

通过调整薄膜的厚度，我们观察到干涉条纹的变化。

根据干涉条纹的间距和薄膜的厚度，我们可以计算出光的波长。

实验数据与理论计算结果相符，验证了光的干涉现象及其相关定律。

结论通过本次实验，我们深入了解了光的折射、反射和干涉现象，并通过实验数据和理论分析验证了相关定律的准确性。

光学实验不仅增加了我们对光学原理的理解，还培养了我们的实验操作能力和科学思维能力。

在今后的学习和研究中，我们将更加深入地探索光学领域，为科学的发展做出贡献。

大学物理光学实验基本常识和知识一.基本常识1.所有光学镜片(透镜、平面镜、棱镜、光栅、波片、偏振片、分光镜等等)通光面不能用手触摸，需要清洁时必须用专用镜头纸。

2.用于固定镜片的支架上的固定螺钉和调节螺钉要轻扭。

3.白炽灯就是复色光源（白光－由红、澄、徐、蓝、青、蓝、紫色光混合而变成）；汞灯就是由部分线状五音的光混合成的复色光源；钠灯就是科东俄单色光源（存有两条非常相似的波长），可以用作干预实验的光源，只是反射率较差不方便观测；激光就是单色光源（一种波长），就是用作干预实验的光源。

4.用于实验的光学仪器，在做实验前应首先了解各部分的调节功能、作用和调节范围，以及标尺的读数方法。

二.基本知识1.光学实验仪器（例如：分光计、迈克尔逊干涉仪、读数显微镜、棱镜摄谱仪），可以用以搞多种测试实验。

分光计可以用作三棱镜的顶角角度测量，某一波长的色散及色散曲线（n-λ曲线）测量，光栅绕射及光谱观测，某透明体的折射率测量。

实验用光源存有汞灯、钠灯或激光器。

迈克尔逊干涉仪可以用作未明激光波长的实验测量，微加速度的测量，当用平行光入射光时，还可以展开面形、面应力、气体折射率或温度场的实验观测。

读数显微镜以钠灯为光源可以展开微小尺寸、球面半径的测量，还可以展开液态热胀系数、液体折射率等的测量。

棱镜摄谱仪可以以拍摄各种光源（复色光）的光谱，还可以测量某一线状光的波长。

2.在光具座上可以展开的光学实验存有：厚透镜的焦距测量，典型光学系统（显微镜、望远镜）的设计，偏振现象的观测，双棱镜的干预、激光或钠光灯的波长测量等。

3.在光学平台上可以进行各种各样的光学实验，除上述的各种光学实验外，还可以进行许多设计性和研究性的实验、全息干涉测量或全息照相实验。

4.全息照相分成两个步骤：全息记录和重现。

从物理角度说道，全息记录就是两束光（物光和参照光）的干预图样的摄制和冲洗；全息重现就是通过干预图片产生的绕射图像。

5.所有干涉类的实验，防震是最重要的要求，其次，根据光的时间相干性，进行干涉的两束激光（或钠光）只能从一个光源分出（分振幅或分波面），且两束光的光程差不能太大。

实验 用牛顿环干涉测透镜曲率半径（一）目的：1、掌握用牛顿环测定透镜曲率半径的方法。

2、通过实验加深对等厚干涉原理的理解。

（二）仪器和用具：移测显微镜（JCD 3型）、钠灯牛顿环仪是由待测平凸透镜（凸面曲率半径约为200～300c ｍ〕Ｌ和磨光的平玻璃板Ｐ叠合装在金属框架Ｆ中构成。

框架边上有三个螺旋Ｈ，用以调节Ｌ和Ｐ之间的接触，以改变干涉环纹的形状和位置。

调节Ｈ时，螺旋不可旋得过紧，以免接触压力过大引起透镜弹性形变，甚至损坏透镜。

（三）原理：当一曲率半径很大的平凸透镜的凸面与一磨光平玻璃板相接触时，在透镜的凸面与平玻璃板之间将形成一空气薄膜，离接触点等距离的地方，厚度相同。

如图9-2所示，若以波长为的单色平行光投射到这种装置上，则由空气膜上下表面反射的光波将互相干涉，形成的干涉条纹为膜的等厚各点的轨迹，这种干涉是一种等厚干涉。

在反射方向观察时，将看到一组以接触点为中心的亮暗相间的圆环形干涉条纹，而且中心是一暗斑（图a ）；如果在透射方向观察，则看到的干涉环纹与反射光的干涉环纹的光强分布恰成互补，中心是亮斑，原来的亮环处变为暗环，暗环处变为亮环（图ｂ），这种干涉现象最早为牛顿所发现，故称为牛顿环。

设透镜Ｌ的曲率半径为R ，形成的m 级干涉暗条纹的半径为r ｍ，m 级干涉亮条纹的半径为r ｍ’，不难证明r ｍ =λmRr ｍ’=2)12(λ⋅−R m 以上两式表明，当已知时，只要测出D 第m 级暗环（或亮环）的半径，即可算出透镜的曲率半径R ；相反，当R 已知时，即可算出λ。

但由于两接触镜面之间难免附着尘埃，并且在接触时难免发生弹性形变，因而接触处不可能是一个几何点，而是一个圆面，所以近圆心处环纹比较模糊和粗阔，以致难以确切判定环纹的干涉级数m ，即干涉环纹的级数和序数不一定一致。

这样，如果只测量一个环纹的半径，计算结果必然有较大的误差。

为了减少误差，提高测最精度，必须测量距中心较远的、比较清晰的两个环纹的半径，例如测量出第m 1个和第m 2个暗环（或亮环）的半径（这里m 1，m 2均为环序数，不一定是干涉级数），因而（9－1）式应修正为r ｍ2 =（m+j ）R λ式中m 为环序数，（m ＋j ）为干涉级数（j 为干涉级修正值），于是λλR m m R j m j m r r m m )()]()[(12122212−=+−+=− 上式表明，任意两环的半径平方差和干涉级以及环序数无关，而只与两个环的序数之差（m 2-m 1）有关。