大学物理实验几何光学综合

一、实验目的1. 熟悉光学仪器的基本原理和操作方法。

2. 掌握光学元件的识别和测试方法。

3. 学习光学实验的基本技能，提高实验操作能力。

4. 培养团队合作精神和科学严谨的态度。

二、实验原理光学实验是研究光现象和光学原理的重要手段。

本实验主要涉及以下光学原理：1. 光的折射：光从一种介质进入另一种介质时，其传播方向发生改变的现象。

2. 光的反射：光射到物体表面后，返回原介质的现象。

3. 光的干涉：两束或多束光相遇时，产生的明暗相间的条纹现象。

4. 光的衍射：光波通过狭缝或障碍物后，产生弯曲传播的现象。

三、实验仪器与材料1. 光具座2. 平面镜3. 激光器4. 分束器5. 成像系统6. 透镜7. 光栅8. 光电池9. 数字多用表10. 记录纸四、实验步骤1. 光的折射实验（1）将激光器发出的激光束照射到平面镜上，调整平面镜角度，观察激光束的反射方向。

（2）将平面镜倾斜一定角度，观察激光束的折射方向。

（3）测量激光束的入射角和折射角，记录数据。

2. 光的反射实验（1）将激光束照射到平面镜上，观察激光束的反射方向。

（2）调整平面镜角度，观察激光束的反射方向。

（3）测量激光束的入射角和反射角，记录数据。

3. 光的干涉实验（1）将激光束照射到分束器上，使激光束分为两束。

（2）将两束激光分别照射到透镜上，形成干涉条纹。

（3）调整透镜位置，观察干涉条纹的变化。

（4）测量干涉条纹的间距，记录数据。

4. 光的衍射实验（1）将激光束照射到光栅上，观察衍射条纹。

（2）调整光栅角度，观察衍射条纹的变化。

（3）测量衍射条纹的间距，记录数据。

五、实验结果与分析1. 光的折射实验根据实验数据，计算出折射率n，并与理论值进行比较。

2. 光的反射实验根据实验数据，计算出反射率R，并与理论值进行比较。

3. 光的干涉实验根据实验数据，计算出干涉条纹的间距，并与理论值进行比较。

4. 光的衍射实验根据实验数据，计算出衍射条纹的间距，并与理论值进行比较。

一、实验目的1. 理解光学基本原理，包括光的反射、折射、干涉、衍射和偏振等。

2. 掌握光学仪器的基本操作和使用方法。

3. 通过实验验证光学理论，加深对光学知识的理解。

4. 培养实验操作能力和分析问题的能力。

二、实验仪器1. 平行光管2. 凸透镜3. 凹透镜4. 分划板5. 白屏6. 测微目镜7. 二维调整架8. 可变口径二维架9. 读数显微镜10. 光具座11. 待测透镜及支架12. 钠光灯13. 双棱镜14. 单缝15. 双缝16. PASCO 仪器系统17. 二极管激光器18. 旋转运动传感器19. 计算机20. 光学导轨三、实验原理1. 光的反射与折射：根据斯涅尔定律，当光线从一种介质进入另一种介质时，其入射角和折射角之间满足一定的关系。

2. 光的干涉：当两束相干光相遇时，它们会相互叠加，形成干涉现象。

干涉条纹的间距与光的波长、光程差和光源的相干性有关。

3. 光的衍射：当光通过狭缝或绕过障碍物时，会发生衍射现象。

衍射条纹的间距与光的波长和狭缝宽度有关。

4. 光的偏振：光波的电场振动方向与传播方向垂直，称为偏振光。

偏振光可以通过偏振片进行控制。

四、实验内容1. 测量透镜焦距：利用平行光管和透镜，测量不同透镜的焦距，并验证透镜成像规律。

2. 双棱镜干涉实验：观察双棱镜产生的双光束干涉现象，测定钠光波长。

3. 单缝衍射实验：利用二极管激光器和单缝，观察并分析单缝衍射条纹，计算狭缝宽度。

4. 双缝干涉实验：利用二极管激光器和双缝，观察并分析双缝干涉条纹，计算狭缝间距。

5. 偏振实验：利用偏振片和激光器，观察光的偏振现象，研究偏振光的特性。

五、实验步骤1. 测量透镜焦距：- 将平行光管对准光源，调整透镜，使光斑成像在无穷远处。

- 利用分划板测量光斑的位置，计算焦距。

2. 双棱镜干涉实验：- 将钠光灯置于双棱镜的一侧，调整双棱镜的倾斜角度，观察干涉条纹。

- 记录干涉条纹间距，计算钠光波长。

3. 单缝衍射实验：- 将二极管激光器对准单缝，调整接收屏的位置，观察衍射条纹。

几何光学实验报告几何光学实验报告引言：光学是研究光的传播和相互作用的科学，而几何光学则是光学中的一个重要分支。

几何光学研究光的传播和反射、折射等现象，通过几何方法描述光的行为。

本次实验旨在通过实际操作，验证几何光学的基本原理，并探究光在不同介质中的传播规律。

实验一：光的直线传播实验目的：通过实验验证光在均匀介质中的直线传播原理。

实验器材：光源、凸透镜、平凸镜、直尺、白纸、直尺、直角三角板等。

实验步骤：1. 将光源放置在实验桌上，并调整到适当位置。

2. 在光源的正前方放置一张白纸，作为屏幕。

3. 将凸透镜放置在光源的正前方，并调整到合适位置。

4. 用直尺在凸透镜的前方放置一根直线，作为光的传播路径。

5. 观察屏幕上的光线，确认光线是否呈直线传播。

实验结果与结论：经过实验观察，我们发现光线在均匀介质中呈直线传播。

这验证了几何光学中的直线传播原理，即光在均匀介质中沿着直线传播。

实验二：光的反射实验目的：通过实验验证光的反射定律。

实验器材：光源、平凸镜、直尺、白纸等。

实验步骤：1. 将光源放置在实验桌上，并调整到适当位置。

2. 在光源的正前方放置一张白纸，作为屏幕。

3. 将平凸镜放置在光源的正前方，并调整到合适位置。

4. 用直尺在平凸镜的前方放置一根直线，作为光的传播路径。

5. 观察屏幕上的光线，确认光线是否按照反射定律反射。

实验结果与结论：经过实验观察，我们发现光线在平凸镜上按照反射定律反射。

反射定律指出入射角等于反射角，实验结果与理论相符。

实验三：光的折射实验目的：通过实验验证光的折射定律。

实验器材：光源、透明介质（如玻璃板）、直尺、白纸等。

实验步骤：1. 将光源放置在实验桌上，并调整到适当位置。

2. 在光源的正前方放置一张白纸，作为屏幕。

3. 将透明介质（如玻璃板）放置在光源的正前方，并调整到合适位置。

4. 用直尺在透明介质的前方放置一根直线，作为光的传播路径。

5. 观察屏幕上的光线，确认光线是否按照折射定律折射。

综合设计性物理实验指导书黑龙江大学普通物理实验室目录绪论实验1 几何光学设计性实验实验2 LED特性测量实验3 超声多普勒效应的研究和应用实验4 热辐射与红外扫描成像实验实验5 多方案测量食盐密度实验6 多种方法测量液体表面张力系数实验7 用Multisim软件仿真电路实验8 霍尔效应实验误差来源的分析与消除实验9 自组惠斯通电桥单检流计条件下自身内阻测定实验10 用迈克尔逊干涉仪测透明介质折射率实验11 光电效应和普朗克常数的测定液体电导率测量实验12 光电池输出特性研究实验实验13 非接触法测量液体电导率绪论一．综合设计性实验的学习过程完成一个综合设计性实验要经过以下三个过程：1．选题及拟定实验方案实验题目一般是由实验室提供，学生也可以自带题目，学生可根据自己的兴趣爱好自由选择题目。

选定实验题目之后，学生首先要了解实验目的、任务及要求，查阅有关文献资料（资料来源主要有教材、学术期刊等），查阅途径有：到图书馆借阅、网络查询等。

学生根据相关的文献资料，写出该题目的研究综述，拟定实验方案。

在这个阶段，学生应在实验原理、测量方法、测量手段等方面要有所创新；检查实验方案中物理思想是否正确、方案是否合理、是否可行、同时要考虑实验室能否提供实验所需的仪器用具、同时还要考虑实验的安全性等，并与指导教师反复讨论，使其完善。

实验方案应包括：实验原理、实验示意图、实验所用的仪器材料、实验操作步骤等。

2．实施实验方案、完成实验学生根据拟定的实验方案，选择测量仪器、确定测量步骤、选择最佳的测量条件，并在实验过程中不断地完善。

在这个阶段，学生要认真分析实验过程中出现的问题，积极解决困难，要于教师、同学进行交流与讨论。

在这种学习的过程中，学生要学习用实验解决问题的方法，并且学会合作与交流，对实验或科研的一般过程有一个新的认识；其次要充分调动主动学习的积极性，善于思考问题，培养勤于创新的学习习惯，提高综合运用知识的能力。

3．分析实验结果、总结实验报告实验结束需要分析总结的内容有：（1）对实验结果进行讨论，进行误差分析；（2）讨论总结实验过程中遇到的问题及解决的办法；（3）写出完整的实验报告（4）总结实验成功与失败的原因，经验教训、心得体会。

几何光学实验报告几何光学实验报告引言光学是一门研究光的传播、反射、折射和干涉等现象的学科。

而几何光学则是光学中的一个重要分支，主要研究光线的传播和反射规律。

在本次实验中，我们将通过一系列几何光学实验来探索光的性质和行为。

实验一：光的直线传播在这个实验中，我们使用了一束激光器作为光源，通过调整光线的传播路径，观察光线是否呈直线传播。

实验结果显示，光线在均匀介质中传播时，确实呈直线传播。

这与几何光学的基本假设相符，即光线在均匀介质中传播时沿着直线传播。

实验二：反射定律的验证在这个实验中，我们使用了一面平面镜，将光线照射到镜面上，观察光线的反射现象。

实验结果表明，入射光线和反射光线之间的角度满足反射定律，即入射角等于反射角。

这一结果进一步验证了几何光学中的反射定律。

实验三：折射定律的验证在这个实验中，我们使用了一个玻璃棱镜，将光线照射到棱镜上，观察光线的折射现象。

实验结果显示，入射光线和折射光线之间的角度满足折射定律，即入射角、折射角和介质折射率之间存在一定的关系。

这一结果进一步验证了几何光学中的折射定律。

实验四：透镜成像在这个实验中，我们使用了凸透镜和凹透镜，将光线通过透镜，观察光线的成像效果。

实验结果表明，凸透镜使光线经过折射后会聚到一点，形成实像；而凹透镜使光线经过折射后发散，形成虚像。

这一实验进一步验证了几何光学中的透镜成像原理。

实验五：光的干涉在这个实验中，我们使用了一对狭缝和一束单色光源，观察光的干涉现象。

实验结果显示，当光线通过狭缝后，形成了明暗相间的干涉条纹。

这一结果说明了光的波动性质，进一步支持了光学中的干涉理论。

结论通过以上实验，我们对几何光学的基本原理和现象有了更深入的了解。

光的直线传播、反射定律、折射定律、透镜成像和光的干涉等实验结果都与几何光学的理论相符。

这些实验不仅加深了我们对光学的认识，也为今后的光学研究提供了基础。

展望虽然几何光学提供了对光线传播和反射的简化描述，但它并不能解释光的波动性质和量子效应。

几何光学实验总结几何光学实验是物理实验中的一个重要分支，它研究光线在透明介质中传播时的规律和性质。

通过这些实验，我们可以更加深入地了解光的本质和特性，了解光对于人类生活的重要性。

以下是一些几何光学实验的总结，以供参考：1. 反射定律实验在实验中，我们可以利用反射定律来研究光线在透明介质中的反射规律。

首先将一块被黑色纸包裹的白色纸板放置在水平面上，然后用激光器发出一束光，使其打在白色纸板上。

随着光线的入射角度的变化，我们可以观察到光的反射角度也随之变化，而反射角度与入射角度之间的关系符合反射定律。

这个实验使我们能更好地理解反射现象及其规律。

2. 折射定律实验和反射定律实验类似，我们可以利用折射定律来研究光线在不同介质中的折射规律。

在实验中，我们可以用玻璃板或者水面等不同透明介质来观察光线的折射。

观察折射现象时，我们发现入射角度和折射角度之间的关系符合折射定律，而且不同介质的折射率不同，可以通过实验测量得出。

这个实验是进一步了解光线在不同介质中的行为和规律。

3. 焦距测定实验在几何光学中，焦距对于光线的聚焦起到重要作用。

通过焦距测定实验，我们可以确定透镜的焦点位置，以及测量透镜的焦距。

在实验中，我们可以利用点光源、透镜和屏幕构建一套光学系统。

我们可以在一定距离的位置放置点光源，通过透镜让光线聚焦，最终落在屏幕上，然后通过测量不同位置下屏幕上的亮度和位置，计算出透镜的焦距。

这个实验有助于我们理解光学系统中透镜的作用，更好地掌握透镜的性质和焦距。

总之，几何光学实验是理解光学知识中不可缺少的一环，通过实验，我们可以更系统地深入了解光线在透明介质中的行为和规律，有助于我们理解光的特性和应用。

同时，几何光学实验也需要我们严谨地掌握实验方法和技术，以保证实验结果的准确性和可靠性。

几何光学实验报告实验目的：本实验旨在通过几何光学的基本原理和方法，探究光的反射、折射、色散等现象。

实验仪器和材料：1. 凸透镜2. 凹透镜3. 平面镜4. 空心三棱镜5. 可调直尺6. 物体7. 白色平行光源8. 平头尺9. 亮度计实验原理：1. 凸透镜的成像规律：当物距与像距远小于透镜的焦距时，凸透镜是会产生放大实像的。

2. 凹透镜的成像规律：凹透镜不论物象位置关系如何，总是会产生缩小虚像。

3. 球面镜的成像规律：平面镜是通过反射来形成像的，当物体与像距远小于镜的焦距时，平面镜近似看成理想的晶境平面，作它的焦点。

4. 空心三棱镜的工作原理：空心三棱镜的作用是将白光折射成七种不同颜色的光，这是因为不同颜色的光有不同折射率的缘故。

实验步骤：1. 将凸透镜放在光源前方，调整物体到离透镜非常远的位置，观察透镜的成像。

2. 将凹透镜放在光源前方，调整物体到凹透镜的焦距位置，观察透镜的成像。

3. 将平面镜放在光源前方，调整物体到离平面镜非常远的位置，观察镜的成像。

4. 将平面镜放置水平台上，倾斜平台，调整物体到焦平面上，观察镜的成像。

5. 将空心三棱镜放在光源前方，调整光源和空心三棱镜的位置，观察七色光的成像。

6. 记录实验数据，并根据数据进行分析和总结。

实验结果和分析：通过实验观察和数据记录，我们可以得出以下结论：1. 凸透镜成像：当物体距离凸透镜远小于其焦距时，透镜会形成放大实像。

2. 凹透镜成像：凹透镜无论物体位置如何，总是会形成缩小虚像。

3. 平面镜成像：平面镜不论物体位置如何，总是会形成与物体相等的实像。

4. 空心三棱镜成像：空心三棱镜可以将白光分解成七种不同颜色的光。

5. 实验数据可用于验证和计算光的折射定律、成像公式等。

结论：通过本次几何光学实验，我们探索了光的反射、折射、色散等现象，学习了透镜、平面镜、空心三棱镜的成像规律和工作原理。

实验结果与理论预测一致，验证了几何光学的基本原理和方法。

几何光学实验报告
实验目的：
1. 了解几何光学的基本原理；
2. 掌握几何光学的实验操作方法；
3. 验证几何光学的基本定律。

实验仪器：
凸透镜、凹透镜、白色光源、屏幕、尺子等实验器材。

实验原理：
凸透镜的成像规律：
根据凸透镜成像规律，凸透镜的成像位置与物距、像距、焦距等参数有关系式，分别为：
1/f = 1/v + 1/u（物距u、像距v、焦距f）；
M = -v/u（放大率M）。

凹透镜的成像规律：
同理，凹透镜的成像位置与物距、像距、焦距等参数有关系式，分别为：
1/f = 1/u + 1/v
M = -v/u
实验步骤：
1. 用透镜架组装实验仪器；
2. 将凸透镜放置在光源处，调整距离，使光线通过凸透镜后射
向屏幕，观察成像情况；
3. 测量实验数据，根据数据计算出实验结果；
4. 用同样的方法，将凹透镜放置在光源处，观察成像情况，测量实验数据，计算出实验结果。

实验结果：
用凸透镜的焦距测量法，得到凸透镜的焦距f = 100mm；
用凸透镜法成像法，将物体放在聚焦点前（u = -90mm），得到成像位置v = 180mm，计算得放大率M = -2。

用凹透镜法成像法，将物体放在凹透镜内（u = -130mm），得到成像位置v = 156mm，计算得放大率M = -1.2。

实验结论：
1. 通过实验验证了凸透镜的成像规律，得到凸透镜的焦距和放大率；
2. 通过实验验证了凹透镜的成像规律，得到凹透镜的焦距和放大率。

参考文献：
《高等物理实验教程》、《The Feynman Lectures on Physics》等相关教材。

几何光学实验一、实验目的：1、了解透镜的成像规律。

2、学习调节光学系统共轴。

3、掌握利用焦距仪测量薄透镜焦距的方法。

二、实验原理：透镜两折射面在其光轴上的间隔称为透镜的厚度d ，若d 很小则称为薄透镜。

对于薄透镜，其物距s 、像距s ′和焦距f 都是物、像、焦点到透镜中心的距离。

（一）测量凸透镜焦距1、薄透镜成像基本公式fs s 111='- （1） 2、位移法测透镜焦距如图1所示，设物屏和像屏相距适当距离A ，并保持不变。

移动透镜，会有两个位置使物体成像在屏上，其中一个位置s 1′得到放大的实像，另一个位置s 2′得到一个缩小的实像。

根据光线可逆性原理，这两个位置应该是21s s '= 21s s =' 则212122s s s s l A '=='+=- , 221l A s s -='= 而 2211l A l A A s A s +=--=-=' 将此结果代入（1）式有Al A f 422-= （2） 这个方法的优点是把焦距的测量归结为透镜位移量的测量，避免了在测量s 及s ′时，由于估计透镜中心位置不准带来的误差。

3、自准直法图２ 如图２所示，当物处在凸透镜前焦面时，它发出的光线通过透镜L 后成不同方向的平行光束，若用垂直于光轴的平面反射镜将此光束发射回去，反射光再次通过透镜会聚，将在物平面（即透镜前焦面上）上得到与原物大小相同的倒立实像，分别读出物与透镜的位置x0及xL，即得待测透镜的焦距：xxfL-=（二）负透镜焦距的测量1、物距、像距法图３如图３所示，物A经凸透镜L1成像于D点，在D点和L1之间的适当位置放入待测凹透镜L2，就L2而言D是虚物，它成像于D′点，分别测出s和s′,由公式(1)可算出f值来（应用公式(1)时,s、s′是代数值，要注意+ 、-号）。

2、自准直法测凹透镜焦距在图3中，凹透镜的后边放置一垂直系统光轴的平面反射镜，改变凹透镜L2的位置，就会在原物屏上出现一倒立对称的实像，测量凹透镜与虚物之间的距离，即为待测凹透镜的焦距。

几何光学设计实验,实验报告
本次实验是关于几何光学设计的，通过实验可以更好地理解光学原理，学习光学设计
的基础知识与方法，提高对光学系统的认识能力。

本次实验通过设计一组透镜系统来达到
给定的光学效果，同时用光学软件进行光线追迹分析和计算光学参数，是一次较为综合性
的光学实验。

首先，实验过程中需要使用的软件是ZEMAX，在电脑上运行软件并且学习其操作方法，可以通过学习光学设计的基本知识去参照软件的使用方法和实践，尽量使实践和理论相结合。

其次，实验中的主要目的是设计一组透镜组来实现给定的光学效果，因此，在设计之
前要清楚的了解所需要达到的光学效果，确定设计的目标。

设计一组透镜系统时，需要首先推导出所需的理论公式，计算每一个透镜的参数，如
半径、焦距、厚度、表面曲率等，并且注意透镜的透光面朝向和面间距等参数的选择，保
证整个系统的光学效果。

最后，在通过软件模拟展示整个系统实现的结果，并进行光线追迹计算，对结果进行
评估和修正，通过结果的验证确定系统的设计是否合理。

总之，在实验中需要将理论和实践相结合，兼顾光学原理与光学设计，才能在实验中
获得较为理想的结果，加深对光学的理解，提高光学设计的能力。

几何光学综合实验〃实验报告【实验仪器】带有毛玻璃的白炽灯光源、物屏、1/10分划板、凸透镜2个、白屏、目镜、测微目镜、二维调整架2个、可变口径二维架、读数显微镜架、幻灯底片、干板架、滑座5个、导轨。

【实验内容（提纲）】一、测量透镜焦距1、自成像法测量凸透镜（标称f=190mm ）的焦距。

测3次。

翻转透镜及物屏，再测3次。

求平均。

2、两次成像法测量凸透镜（标称f=190mm ）的焦距。

测3次。

3、放大倍数法测量目镜焦距。

至少测5次，做直线拟合求焦距。

二、组装望远镜用第一部分测量的凸透镜和目镜组装望远镜。

调节透镜高低、方向以及水平位置，使能看清楚远处的标尺。

画出光路图，标明元件参数。

用照相法测量放大倍数。

三、组装显微镜、投影机：画出光路图，标明元件参数。

【注意事项】1、光学元件使用时要轻拿轻放。

2、注意保持光学元件表面清洁，不要用手触摸，用完后放回防尘袋。

3、光源点亮一段时间后温度很高，不要触摸，以防烫伤。

4、本实验光学元件比较多，实验前后注意清点，不要搞混【实验一·测量透镜焦距】〃自成像法把凸透镜放在十字光阑前面，是两者等高共轴。

在凸透镜后放一平面反射镜，使通过透镜的光线反射回去。

仔细调节透镜与物间的距离，直到在物面上得到十字叉丝的清晰像为止。

这时物与透镜的距离即为透镜的焦距。

用该方法测量透镜的焦距十分简便。

光学实验中经常用这种方法调节出平行光。

例如平行光管射出的平行光就是用此方法产生的。

〃两次成像法这种方法也称为共轭法或贝塞尔法这种方法使用的测量器具与前面相同。

其特点是物与屏的距离L 保持一固定的值，且使f L '>4。

通过移动透镜，可在屏上得到两次清晰的像。

如左图，透镜在位置I 得到放大的像；在位置II 得到缩小的像。

由左图可知s s d s s L '--='+-=,d 为透镜两次成像所移动的距离。

由此可得：2,2d L s d L s -='+=-又f '='+1s 1s1，则Ld L f 422-='由此可见，只要测出物与屏的距离L 及透镜的位移d ，即可算出f '。

实验名称：光学综合试验实验日期：2023年3月15日实验地点：光学实验室一、实验目的1. 熟悉光学实验的基本操作和仪器使用。

2. 深入理解光学原理，验证光学定律。

3. 提高实验操作技能和数据分析能力。

二、实验原理本实验主要涉及光学的基本原理，包括光的直线传播、光的反射、光的折射、光的干涉、光的衍射等。

通过实验验证这些原理，加深对光学知识的理解。

三、实验仪器1. 平面镜2. 三棱镜3. 凸透镜4. 凹透镜5. 白光光源6. 光屏7. 光具座8. 光具盒9. 米尺10. 计算器四、实验步骤1. 光的直线传播实验（1）将平面镜放置在光具座上，调整至水平。

（2）用白光光源照射平面镜，观察光线的传播情况。

（3）用米尺测量入射光线与反射光线的距离，记录数据。

2. 光的反射实验（1）将平面镜放置在光具座上，调整至水平。

（2）用白光光源照射平面镜，观察光线的反射情况。

（3）用米尺测量入射光线与反射光线的距离，记录数据。

3. 光的折射实验（1）将凸透镜和凹透镜分别放置在光具座上，调整至水平。

（2）用白光光源照射凸透镜和凹透镜，观察光线的折射情况。

（3）用米尺测量入射光线与折射光线的距离，记录数据。

4. 光的干涉实验（1）将光具盒放置在光具座上，调整至水平。

（2）用白光光源照射光具盒，观察光线的干涉情况。

（3）用米尺测量干涉条纹的间距，记录数据。

5. 光的衍射实验（1）将三棱镜放置在光具座上，调整至水平。

（2）用白光光源照射三棱镜，观察光线的衍射情况。

（3）用米尺测量衍射条纹的间距，记录数据。

五、实验数据及处理1. 光的直线传播实验入射光线与反射光线的距离：L1 = 20cm2. 光的反射实验入射光线与反射光线的距离：L2 = 20cm3. 光的折射实验入射光线与折射光线的距离：L3 = 15cm4. 光的干涉实验干涉条纹间距：ΔL4 = 0.5cm5. 光的衍射实验衍射条纹间距：ΔL5 = 0.3cm六、实验结果与分析1. 光的直线传播实验实验结果显示，入射光线与反射光线在同一平面内，符合光的直线传播原理。

透镜组节点和焦距的测定实验报告学院 班级 学号 姓名一、实验目的与实验仪器 【实验目的】（1）理解透镜组基点的概念。

（2）了解透镜组节点的特性，掌握测透镜组节点和焦距的方法。

【实验仪器】JGX-1型几何光学实验装置，含光源、平面镜、透镜（多个）、目镜、测微目镜、透镜架节点架、通用底座、物屏、像屏、微尺、毫米尺、标尺等。

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）（1）基点和基面若物方和像方介质相同，两主点分别与两节点重合。

共轴球面系统两主点的位置，将随各组合透镜或折射面的焦距和系统的空间特性而异，薄透镜可以看作是两主点与透镜的光心重合的透镜组。

（2）成像公式s s f 111''-=此式称为透镜组的高斯公式，式中'f 为系统的像方焦距，'s 为像距，s 为物距。

各量的符号从各测量起点，沿光线进行方向测量为正，反向为负。

()'''f f ffxx -==此式称为透镜组的牛顿公式，式中x 为物方焦点到物的距离，'x 为像方焦点到像的距离，f 为系统的物方焦距，'f 为系统的像方焦距，符号规定同上。

（3）透镜组节点和焦距的测量以两个薄透镜的组合为例，设两个薄透镜的像方焦距分别为1f 和2f ，两透镜之间的距离为D ，则透镜组的像方焦距可由下式计算：1212()f f f f f f f D ''==-+-，两节点位置：'212()f Dl f f D -=+- 112()f Dl f f D =+-注意，此时节点位置是从透镜的光心算起。

即l '是第二透镜光心到转轴的距离，l 是第一透镜光心到转轴的距离，节点架刻度到透镜光心的机械距离为10mm 。

三、实验步骤（要求与提示：限400字以内） 1. 光学元件共轴等高的调节（1） 粗调：凭眼睛观察，使中心处在一条和光学平台平行的直线上（2） 细调：利用自准法测凸透镜和凹透镜焦距的原理，调节透镜高低使得所成像与物互补即中心重合。

实验报告实验名称：几何光学实验时间：2015年11月20日班级：物理1402学生姓名：XXX同组人：XXX实验目的：1、学会测量透镜焦距的几种方法。

2、较全面地了解透镜成像的原理及相差的原因。

实验仪器：导轨、白炽灯、品字屏、平面反射镜、凹透镜、凸透镜、滤色片、球差屏、可变光阑、标尺屏、白屏、导轨滑块实验原理：A 凸透镜焦距的测量a通过透镜成像公式求透镜的焦距以s表示物距，s’表示像距，f表示透镜的焦距，成像公式为：1 s +1 s′=1f那么焦距公式为：f=ss′s+s′b 由透镜两次成像的方法测凸透镜的焦距如右图所示：则对于放大像可得：f=(A−e−X)(e+X)A对于缩小像可得：f=A−X XA所以：X=A−e 2f=A2−e2 4Ac 用自准法测凸透镜的焦距（光路图如下）：如果物在透镜的一个焦点上，那么它发出的光线通过透镜后是平行光线，反射后的光线将原路返回，即像点和物点重合。

所以只要调整物点和透镜的位置，使像点与物点重合，此时物到凹透镜的距离便是焦距。

B 凹透镜焦距的测量a 通过透镜成像公式测凹透镜的焦距（光路图如下）图中凸透镜的焦距已知，连续利用两次：1 s −1 s′=1f即可求出凹透镜的焦距。

b 采用自准法测量凸透镜的焦距在S0处的发光物经凸透镜L1后成像于S（屏）处，使凸透镜L1的光心到S的距离大于f将凹待测凹透镜L2和平面反射镜置于凸透镜L1和S之间。

移动凹透镜L2，当凹透镜L2的光时，将在S0处发光物的附近S，处形成一个清晰的实像。

此时凹透镜到心到S的距离等于f凹屏的距离为凹透镜的焦距。

C 透镜的相差相差分为：色差球面像差彗形像差像散D 几何光学仪器a 景深b 照相机c 投影仪d 望远镜e 显微镜实验内容和数据处理及分析：A测量透镜的焦距（1）通过透镜成像公式求凸透镜的焦距。

将一凸透镜置于品字屏和白屏之间，反复移动透镜和白屏，直到得到一个清晰的实像。

实验中光学元件的位置：白光源“品”字屏凸透镜白屏所以：f=ss′s+s′=(50.00−25.00)(58.00−50.00)50.00−25.00+(58.00−50.00)=6.06cm（2）通过透镜成像公式凹透镜焦距。

几何光学实验研究一、实验内容（一）仪器的组安装和调整1、安装矩形光盘安装：（1）在矩形光盘背面安好工形托架（2）将大支杆插入大三角支架（3）将安在矩形光盘上的工字型托架插入大支杆孔（4）调整矩形光盘于水平位置，旋紧各螺丝（5）将光源支杆插入小三角支架，旋紧螺丝2、调整光源筒在U 型支架上可以灵活转动，改变射出光线的角度；调节支杆高度可以改变光源的高度；灯泡位置可在灯座筒里转动，灯泡位置可在灯座筒里转动，使灯丝正好位于透镜的焦点上。

使灯丝正好位于透镜的焦点上。

使灯丝正好位于透镜的焦点上。

仪器使用前调整步仪器使用前调整步骤如下：（1）将低压电源的输出电压调至2V ，接通电路，逐次增大电源的输出电压（2）将光源靠近矩形光盘的缝屏板，并将缝屏板上的光拦插片第一、七条关闭，拉开其他的，使光屏上出现五条光带（3）将光源筒向光盘上倾斜，使光带落在矩形光盘上，仔细调整角度，使光带既能照满光盘，又使亮度最好（4）调整灯丝位置，前后移动和转动，使光盘上得到窄而亮并且近乎平行的五条光带（5）使矩形光盘与桌面平行，调整光源的投射角，使五条光带的中间一条正好透射在光盘中央的黑色标记上（二）分光小棱镜的使用实验方法：分光小棱镜的角度主要用来改变光的入镜角度，把小棱镜吸于光具盘上，分光交于主光轴一点。

实验现象:如右图所示（30°和11°小棱镜分光角度目测差别不大，故以右图示意即可）（三）透镜的光学作用实验方法实验现象实验分析将大双凸透镜吸附在方盘上，使三条光线都通过光心通过光心的光线，按原方向传播，不发生偏转发生偏转将大双凸透镜吸附在方盘上，使主光轴通过透镜光心，再使二次反射光线于透镜前焦点处相交，则折射后平行于主轴后平行于主轴通过主焦点的光线，经透镜折射后跟主光轴平行跟主光轴平行将大双凸透镜吸附在方盘上，使光线通过透镜线通过透镜平行主光轴的光线，经凸透镜折射后会聚在焦点F 上将小双凸透镜吸附在方盘上，在小双凸透镜的焦点后放置一大双凸透镜，使光线通过中心中心从主光轴焦点外某一点发出的近轴光线，经透镜折射后会聚在主光轴上一点轴上一点将凹透镜吸附在方盘上，使三条光线都通过光心线都通过光心平行主光轴的光线，经凹透镜折射后成发散光线后成发散光线（四）球面镜的光学性质实验方法实验方法实验现象实验现象实验分析实验分析将凹面镜吸附于光盘上，使平行于主光轴的五条光线经凹面镜反射平行于主光轴的五条光线经凹面镜反射后都交汇于一点于一点将凹面镜吸附于光盘上，使平行于主光轴的五条光线经凹面镜反射平行于主光轴的五条光线经凹面镜反射后成发散光线，把发散光线反向延长后会聚于焦点F将带有小箭头的棱镜放在一条光带上看作物体，在主光轴上放置一凸面镜一凸面镜光线经小棱镜分光成两条，两条光线射到凸面镜成发散光线，反向延长后会聚于一点一点将带有小箭头的棱镜放在一条光带上看作物体，在主光轴上放置一凹面镜一凹面镜光线经小棱镜分光成两条，两条光线射到凸面镜会聚在一点（黑线为主光轴）线为主光轴）（五）凸透镜成像实验方法实验方法实验现象实验现象实验分析实验分析将物体放于二倍焦距以内倍焦距以内缩小倒立的实像将物体放于二倍焦距上倍焦距上等大倒立的实像将物体放于焦距和二倍焦距之间之间倒立放大的实像将物体放于焦距上距上理论上讲应成像在无限远像在无限远将物体放于焦距以内距以内实际光线不能成像，成像，折射光线折射光线的反向延长线相交于物体同侧，成正立放大像（六）光的反射实验方法实验方法实验现象实验现象实验分析实验分析把小平面镜吸附于圆盘上，把0°～0°线转到水平位置，只使光源中间的一条光线和圆盘零度线重合，转动圆盘观察。