建筑物理
——光学实验报告
实验一：材料的光反射比、透射比测量
实验二：采光系数测量
实验三：室内照明实测
实验小组成员：
指导老师：
日期：2013年12月3日星期二
实验一、材料的光反射比和光透射比测量
一、实验目的与要求
室内表面的反射性能和采光口中窗玻璃的透光性能都会直接或间接的影响室内光环境的好坏，因此，在试验现场采光实测时，有必要对室内各表面材料的光反射比，采光口中透光材料的过透射比进行实测。
通过实验，了解材料的光学性质，对光反射比、透射比有一巨象的数值概念，掌握测量方法和注意事项。
二、实验原理和试验方法
（一）、光反射比的实验原理、测量内容和测量方法
光反射比测量方法分为直接测量方法和间接测量法，直接测量法是指用样板比较和光反射比仪直接得出光反射比；间接法是通过被测表面的照度和亮度得出漫反射面的光反射比。下面是间接测量法。
1.实验原理
（1）用照度计测量：
根据光反射比的定义：光反射比P是投射到某一材料表面反射出来的光通量与被该光源的光通量的比值，即：
P=φP/φ
因为测量时将使用同一照度计，其受光面积相等，且，所以对于定向反射的表面，我们可以用上述代入式，整理后得：
P=E P/E
对于均匀扩散材料也可以近似的用上述式。
可知只要测出材料表面入射光照度E和材料反射光照度Ep，即可计算出其反射比。
（2）用照度计和亮度计测量
用照度计和亮度计分别测量被测表面的照度E和亮度L后按下式计算
P=πL/E
式中：L---被测表面的亮度，cd/m2；
E—被测表面的照度，lx 。
2.测量内容
要求测量室内桌面、墙面、墙裙、黑板、地面的光反射比。每种材料面随机取3个点测量3次，然后取其平均值。
3.测量方法
①将照度计电源（POWER）开关拨至“ON”，检查电池，如果仪器显示窗出现“BATT”字样，则需要换电池；
②将光接收器盖取下，将其光敏表面放在待测处，再将量程（RANGE）开关拨至适当位置，例如，拨在×1挡，测量的仪器显示值乘以量程因子即为测量结果。另有一种自动量程照度计，数字显示中的小数点随照度的大小不同而自动移位，只需将所显示的数字乘以量程因子即为测量结果（单位：lx）。有的照度计为自动量程，直接读取照度计数字即为测量结果。
③在稳定光源下，将光接收器背面紧贴被测表面，测其入射照度E；然后将光接收器感光面对准被测表面的同一位置，逐渐平移光接收器平行离开测点，照度值逐渐增大并趋于稳定（约300mm左右），读取反射照度值Ep，即可计算出光反射比ρ；
④测量时尽量缩短入射照度和反光照度间的时间间隔，并尽可能的保持周围光环境的一致性。测量人尽量穿深色衣服。
（二）、光透射比的实验原理、测量内容和测量方法
1.实验原理
根据光透射比的定义：光透射比是透过某一透光材料的光通量与透过该光源的光通量的比值，即：
r = φr /φ
与测量光反射比的道理相同，上述式同样可以变化为：
r =E r /E
用照度计测量透光材料的透射光照度和同一轴线上入射光照度便可计算出盖材料的光透射比r 。
2.实验内容：测量教室内光玻璃透射比，随机的取3点，共测量三次，然后取平均值。
3.试验方法
①将照度计电源（POWER）开关拨至“ON”，检查电池，如果仪器显示窗出现“BATT”字样，则需要换电池。
②将光接收器盖取下，将其光敏表面放在待测处，再将量程（RANGE）开关拨至适当位置。
③选择无直射阳光照射窗口，如北向窗口，将照度计的光接收器的感光面对准窗外。紧贴透光材料两侧同一轴线上，分别测出Ｅi和Ｅr，则利用公式r =E r /E 便可计算出光透射比。
三、数据记录与整理
实验测量地点：
华中科技大学西十二教学楼S111教室
测量数据如下：
1.光反射比测量记录表
图2 用照度计测定材料表面反射系数图3 用照度计测定材料的透光系数
读数\测点
1 2
Ep E P PˉEp E P Pˉ
地面1 368 1104 0.33
0.32
50.8 153.5 0.33
0.34
2 369 113
3 0.33 53.9 159.1 0.34
3 369 1168 0.31 53.9 157 0.34
读数\测点
3
Ep E P Pˉ
地面1 123 397 0.31
0.29
2 114 420 0.27
3 120 41
4 0.29
读数\测点
1 2
Ep E P PˉEp E P Pˉ
黑板1 104 239 0.43
0.44
140 334 0.42
0.46
2 107 258 0.41 157 318 0.49
3 129 259 0.49 151 326 0.46
读数\测点
3
Ep E P Pˉ
黑板1 161 282 0.57
0.49
2 129 288 0.45
3 127 275 0.46
读数\测点
1 2
Ep E P PˉEp E P Pˉ
墙面1 134.8 160.4 0.84
0.84
150 167.5 0.89
0.89
2 139.2 157.2 0.88 160.6 175.5 0.91
3 132.3 163.2 0.81 162.
4 183.2 0.88
读数\测点
3
Ep E P Pˉ
墙面1 200 307 0.65
0.66
2 184 281 0.65
3 186 272 0.68
读数\测点
1 2
Ep E P PˉEp E P Pˉ
桌面11112790.40
0.37
1140395
0.35 21032810.372136387 3972850.343135382
读数\测点
3
Ep E P Pˉ
桌面12617200.36
0.37 22787340.38 32637390.36
注：表中是同一测点三次测量后计算的值的平均值。
2.光透射比测量记录表
读数\测点
1 2
Ep E P PˉEp E P Pˉ
玻璃1 364 461 0.79
0.86
465 544 0.85
0.86
2 405 45
3 0.89 457 532 0.86
3 413 455 0.91 467 53
4 0.87
读数\测点
3
Ep E P Pˉ
玻璃1 238 289 0.82
0.83
2 237 287 0.83
3 235 28
4 0.83
实验二、采光系数测量
一、实验目的与要求
室内光环境好坏对于人们在生产、工作或学习有直接的影响良好的光环境能提高工作效率或产品质量，有助于保障人生安全和视力。天然采光效果好坏及采光是否合理，可以通过天然采光实测做出评价，从而发现建筑物采光设计的实际情况和存在的问题。以便采取有针对性的解决措施改善光环境质量。通过本次实验，要求学生掌握天然采光的基本原理，采光系数的实测方法和实验数据整理方法，并对该实测房间的光环境做出评价。
二、实验设备和实验原理
1.实验设备
照度计、皮尺、支架。
现场采光测量至少要配置两台相同型号的照度计，分别用于室内和室外的照度测量，用于室内测量的照度计的量程为0~5000lx用于室外测量的照度计的量程为0~50000lx；测量前两台照度计应同时在天然光下进行校正，并绘制校正曲线。
2.实验原理
室内采光测量最主要的工作室同时测量由天空漫射光所产生的室内工作面上的照度值和室外水平面照度值。室外照度是经常变化的，这必然使室内照度随之而变，不可能是一固定值。因此对采光系数量的指标，我国和其他国家一样，都用相对值。这一相对值。这一相对值称采光系数（C），它是室内某一点的天然光照度（En）和同一时间的室外全云天的天然光照度（Ew）的比值。
C= En/ Ew×100%
三、实验方法
1.测点的布置：
室内采光测点的布置应反映室内各工作面上照度值的变化和光分布情况，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，然后在典型剖面与工作面的交线布置一组测点。侧面采光的房间里有两个代表性的横剖面，其中一个通过侧窗的中心线，另一个通过窗间墙的中心线，纵剖面根据房间的大小来确定，对于有顶部采光还要增加两个以上的纵剖面其中一个的应该与纵向天窗水平设投影的纵轴线重合；剖面图上布置测点的间距取2-4米，如果房间不大测点间距取0.5~1米，测点距离或柱的距离为0.-1米，中间的各测点的按等距布置。
2.测量条件
我国设计采光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条件应选全云天（即云量为8-10级的全云天），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。
测量时间应选择一天内照度相对稳定的那一段时间内，一般多选择在上午10点至下午14点之间为宜，而早晨和傍晚前后照度变化不大，不宜在这段时间里测量。
室外照度测量应选择室外的一块空地，或平屋面上作为测点，测点附近没有房屋和树木等障碍物的遮挡，远处的建筑物或其他遮挡物与测点的距离应大于遮挡物高度的6倍以上。测量操作人员离开测点一定距离（视光电接收器引线长短而定），或将光探头水平放在凳子上，测量人蹲下读数。
3.测量方法
测量人员应将光接收器水平放置在测点处，在测量前应该与室内测量人员约好，什么时间开始读数，每隔5或10秒读一次数，读数前应该将接收器曝光两分钟以上才能读数，室内测量人员每个测点测量三次，然后换一个测量，测点轮换的次序应与室外测量数据一一对应。另外读数时人体应尽量低于测点高度以免影响
测量精度。
在我小组的实际测量中，测点位置以及剖线关系下图所示
:
四、测量数据记录与整理
测量数据记录如下表：
表１—２.１
次数\测量点
1 2
En（lx）Ew（lx）C（%）Cˉ（%） En（lx）Ew（lx）C（%）Cˉ（%）
1 112.8 114.
2 98.77
97.72 12.5 87.2 14.33
14.09
2 108.7 111.9 97.14 12.5 88.5 14.12
3 106.5 109.5 97.26 12.1 87.5 13.82
次数\测量点
3 4
En（lx）Ew（lx）C（%）Cˉ（%） En（lx）Ew（lx）C（%）Cˉ
1 5.28 71.
2 7.41
7.55 14.04 105.2 13.34
13.27
2 4.88 69.9 6.98 13.8
3 10
4 13.29
3 5.69 68.7 8.28 13.56 102.8 13.19
次数\测量点
5 6
En（lx）Ew（lx）C（%）Cˉ（%） En（lx）Ew（lx）C（%）Cˉ（%）
1 6.44 87.1 7.39
7.32 5.69 67.4 8.44
8.91
2 6.44 88.4 7.28 5.89 66.1 8.91
3 6.28 86.2 7.28 6.1 64.9 9.39
次数\测量点
7 8
En（lx）Ew（lx）C（%）CˉEn（lx）Ew（lx）C（%）Cˉ（%）
1 59.3 101.5 58.42
57.96511
041 6.19 81.8 7.56
7.96
2 55.9 96.5 57.92 6.28 75.9 8.27
3 55.3 96.1 57.5
4 6.08 75.6 8.04
次数\测量点
9
En（lx）Ew（lx）C（%）Cˉ（%）
1 6.3 63.7 9.89
10.44 2 6.51 62.3 10.44
3 6.72 61.1 10.99
五、附加测量项目
采光系数最低值Ｃmin
1.
采光系数最低值应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
采光系数平均值应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，即：
Cˉ=1/n((C1+C2+C3……+Cn)
式中：n—典型剖面上的测点数；
Ｃi—典型剖面上各测点的采光系数。
当室内有两条或两条以上典型剖面时，各条典型剖面上的采光系数应分别计算，取其中的一个最低的一个平均值作房间的采光系数平均值。
ｃ
建筑物室内天然光照度的分布是不均匀的，从人眼的视觉特性来看，如果视觉视觉对象的照度频繁的改变，也会引起视觉疲劳，所以规范对于侧窗采光和顶部采光时采光等级为1-5级的房间，规定了照度均匀度的要求，以采光均匀度的要求，采光系数最低值与平均值之比，即：
Ｕｃ＝采光系数最低值Ｃmin/采光系数平均值Ｃ
规范规定对于侧窗采光和顶部采光要求分Ｉ～ＩＶ级采光的房间，其工作面上的采光均匀度不应低于0.7.采光均匀度的计算应按各个不同剖面计算，取其其中均匀度最低的一个值作为该房间的评价指标。
4.采光系数曲线图
采光系数曲线图是建筑物的典型剖面（横剖面或纵剖面）图上表示的工作面各测点的采光系数变化曲线。以剖面图上的工作面高度为横坐标轴，并在上面标出测点的相应位置，以测点的纵坐标大小表示该测点的采光系数值，取0.5%、1%、2%、3%......等作为标尺的刻度。各点的采光系数值标出后将纵标的顶点连成光滑的曲线，即为采光曲线图，它形象的反映了该典型剖面上各测点采光系数的变化趋势。要求每一个剖面做一个采光曲线图。
各剖线数据关系：
1．Cˉ（%）2．Cˉ（%）3．Cˉ（%）
97.72 14.09 7.55
4Cˉ5Cˉ（%）6Cˉ（%）13.27 7. 8.91
7Cˉ8Cˉ（%）9Cˉ（%）57.96 7.96 10.44
1Cˉ（%）4Cˉ7Cˉ97.72 13.27 57.96
2Cˉ（%）5Cˉ（%）8Cˉ（%）14.09 7.32 7.96
3Cˉ（%）6Cˉ（%）9Cˉ（%）
7.55 8.91 10.44
由表格以及曲线图分析可得:
剖1：通过侧窗的中心线，离窗口距离越远，采光系数越低。靠南窗户的测量点采光系数最高
剖2：通过窗间墙的中心线，采光系数还是受两边窗户的影响，基本上采光系数随着与窗户距离的增大而逐渐降低。
剖3：通过侧窗的中心线，离窗口距离越远，采光系数越低。
剖4：为靠南测量点连线，因测点4为窗间墙，采光系数小
剖5：为教室纵向中线，受西方两入口采光口影响，故测点2采光系数较高
剖6：为靠北测点连线，因测点9处受后门采光口影响，故测点9采光系数高于测点6采光系数
实验三、照明实测
一、实验目的与要求
对已建成的建筑物，如商店、教室、图书馆、车站、广场、道路、隧道等进行大面积室内照明，为了检验效果，照明设计方案合理与否，要求我们进行照明实测工作，主要是检验照度和亮度，限于设备条件，这里只做照度实测。
二、实验设备
照度计、支架、皮卡、测高杆等。
三、实测内容及方法
对于不同的建筑物就有不同的照度功能要求，要根据这一性质来决定实测内容。例如对于阅览室主要测量水平照度、平均照度、照度均匀度；对于书库还要增加书库的垂直照度；对商店由于其入口、橱窗、店内正面、侧面、货架的照度要求不同，应分别测量水平或垂直照度；对教室要增加测量黑板的垂直照度；对绘图室、展览室要增加测量倾斜工作面（图版、展出陈列品）的照度；对隧道，由于入口、出口敏感不同的视觉条件要分段进行测量；对道路照明，由于它富有交通安全的特殊要求，要对1.5高度垂直照度和环境照明情况进行测量。总之要根据被测对象照明的特点，决定测量内容。除此之外还应对各反光表面的光反射比、房间、建筑物尺寸、灯具型号、挂高、布置、功率、污染情况、使用时间、光通量等进行测量或了解。我们小组则以教室实测为实验内容。
室照明实测
1.实测内容
室内照度分布，平均照度，照度均匀度，壁面光反射比。
2.测量方法
（1）照度计在使用前应进行检验或校正，并预照３～５分钟；
（2）在测量时应待一起数显稳定后再进行测量，并注意在测量中不要在照度计光电感受器上造成阴影；
（3）为测量结果精确，在测量前先将被测灯点燃２０～３０分钟，以使光输出稳定；
（4）测量工作面上照度，同时用两台照度计进行测量，一台放在房间中部作为检测光源因电压波动所产生的误差，一台在测点上巡回检测；
（5）当测量新安装的气体放电光源时，必须将光点燃（老化）１００小时候才可以进行正式测量工作；
（6）测量教室黑板面上的照度分布，平均照度和均匀度（有条件时应测量黑板的光反射比，粉笔板书亮度及座位的眩光区域；
（7）测量教室各反射面的光反射比。
3.实测方法
绘制教室平、剖面图，灯具布置图，记录灯具型号、功率、污染情况、使用期限、挂高，课桌高度及其布置，黑板尺寸及其放置高度、倾角等。
西十二教学楼511教室平面图及灯具布置图 （图中圆圈为灯具布置，实心点为测点）
`
1-1窗轴线剖面图（图中点为测点）
3 2 1
3 2 1
2-2窗间墙剖面图（图中点位测点）
3-3窗轴线剖面图(图中点位测点）
灯具型号及功率：飞利浦36W的日光灯
灯具悬挂高度：3米
工作面（课桌）高度：75厘米
黑板尺寸：2米×4米
每个测点的位置处于四个灯具投影矩形的中心。
工作面（讲台课桌布置图）
下面是具体的数据测量
（1）测量平面的布置
表1—4.1室形指数与测点关系
表注（1—4.1）：式中：Ｌ------房间长度（m）；w-------房间宽度（m）；h yc------灯具高度（m），即灯具开口与工作面的高度。采用此法时，如果测量点数与灯的数量一致，则必须增加测量数以免测量结果误差太大
依据上表的最小测点的计算表格，计算得到西十二教学楼S511教室的最少测点数为16个，因与灯具数目部分，所以调整测点数为25个。见上图教室平面图。
①测室内照度分布，测点可选在每个方格的中心位置上，然后测量其照度值。
②测室内平均照度，应在每一个工作面逐个测量照度后。然后将所有测点照度读数相加后取其平均值。
ＥＷ＝1/25*（68+220+173+…+166+179+125）=200.48 LX
③测工作面最低照度，选择具有代表性的剖面，每隔１～３米均匀布点并找出照度最低值Ｅmin，按下公式计算照度均匀度Ｕ。
U=E min / E av
根据以上表格数据可得出：
U1-1=137 / 228.8 = 59.9%
U2-2=142 / 229.8 = 61.8%
U3-3=149 / 200.6 = 74.3% 4.数据整理
等照曲线图
1-1窗轴线照度曲线
2-2窗间墙轴线照度曲线图
3-3窗轴线照度曲线图
5.教室光环境分析
经过数据的对比和分析，我们可以发现，教室内的整体光照情况是比较明亮的，基本符合照明要求。但是，在墙边及窗口区域，由于灯具光线反射较少，所以较教室其它区域亮度要低。因此在设计灯具照明时，可适当提高这些区域的亮度，以达到整体光照的更优水平。
从创造舒适的光环境来看，室内表面亮度应尽可能接近，特别是临近的表面亮度相差不
能太悬殊。表面装修宜采用扩散性无光泽材料，它可以在室内反射没有眩光的柔和光线。
备注：
1.测量时间为当天晚上七点。
2.室内测量时教室为日光灯全开的状态。
3.当天的天气状况为全阴天。
4.测量时一些不可避免的客观因素会对测量结果产生影响，如
无关人员对光线的遮挡等。
5.测量时室内外不能做到精准的同步，存在微小误差。
四、实验总结：
通过“教室照明实测”实验，我们更加深刻的理解了光环境这一重要的光学
物理量，学会了照度计的使用方法，并通过小组合作的方式完成了实验测量。运用老师讲解过的光环境的计算公式计算各类数据，并绘制出光环境曲线
来表达我们测量的实验结果。通过对实验结果的分析，初步了解了教室的光照情
况并提出合理地改进措施。
下面是我们小组在整个实验过程中的照片展示：
实验名称：测量单缝衍射的光强分布 实验目的： a ．观察单缝衍射现象及其特点； b ．测量单缝衍射的光强分布； c ．应用单缝衍射的规律计算单缝缝宽； 实验仪器： 导轨、激光电源、激光器、单缝二维调节架、小孔屏、一维光强测量装置、WJH 型数字式检流计。 实验原理和方法： 光在传播过程中遇到障碍物时将绕过障碍物，改变光的直线传播，称为光的衍射。当障碍物的大小与光的波长大得不多时，如狭缝、小孔、小圆屏、毛发、细针、金属丝等，就能观察到明显的光的衍射现象，亦即光线偏离直线路程的现象。光的衍射分为夫琅和费衍射与费涅耳衍射，亦称为远场衍射与近场衍射。本实验只研究夫琅和费衍射。理想的夫琅和费衍射，其入射光束和衍射光束均是平行光。单缝的夫琅和费衍射光路图如下图所示。 a. 理论上可以证明只要满足以下条件，单缝衍射就处于夫琅和费衍射区域： L a 82>>λ或8 2 a L >>λ 式中：a 为狭缝宽度；L 为狭缝与屏之间的距离；λ为入射光的波长。 可以对L 的取值范围进行估算：实验时，若取m a 4 101-?≤，入射光是Ne He -激光，其波长为632.80nm ，cm cm a 26.12 ≈=λ，所以只要取cm L 20≥，就可满足夫琅和费衍射的 远场条件。但实验证明，取cm L 50≈，结果较为理想。 b. 根据惠更斯－费涅耳原理，可导出单缝衍射的相对光强分布规律：
20 )/(sin u u I I = 式中： λ?π/)sin (a u = 暗纹条件：由上式知，暗条纹即0=I 出现在 λ?π/)sin (a u =π±=，π2±=，… 即暗纹条件为 λ?k a =sin ，1±=k ，2±=k ，… 明纹条件：求I 为极值的各处，即可得出明纹条件。令 0)/(sin 22=u u du d 推得 u u tan = 此为超越函数，同图解法求得： 0=u ，π43.1±，π46.2±，π47.3±，… 即 0sin =?a ，π43.1±，π46.2±，π47.3±，… 可见，用菲涅耳波带法求出的明纹条件 2/)12(sin λ?+±k a ，1=k ，2，3，… 只是近似准确的。 单缝衍射的相对光强分布曲线如下图所示，图中各级极大的位置和相应的光强如下： ?sin 0 a /43.1π± a /46.2π± a /47.3π± I 0I 0047.0I 0017.0I 0018.0.I
近代物理实验报告 指导教师：得分： 实验时间：2009 年11 月23 日，第十三周，周一，第5-8 节 实验者：班级材料0705 学号200767025 姓名童凌炜 同组者：班级材料0705 学号200767007 姓名车宏龙 实验地点：综合楼503 实验条件：室内温度℃，相对湿度%，室内气压 实验题目：微波光学实验 实验仪器：（注明规格和型号） 微波分光仪，反射用金属板，玻璃板，单缝衍射板 实验目的： 1.了解微波分光仪的结构,学会调整并进行试验. 2.验证反射规律 3.利用迈克尔孙干涉仪方法测量微波的波长 4.测量并验证单缝衍射的规律 5.利用模拟晶体考察微波的布拉格衍射并测量晶格数 实验原理简述： 1.反射实验 电磁波在传播过程中如果遇到反射板,必定要发生反射.本实验室以一块金属板作为反射板,来研究当电磁波以某一入射角投射到此金属板上时所遵循的反射规律。 2.迈克尔孙干涉实验 在平面波前进的方向上放置一块45°的半透半反射版,在此板的作 用下,将入射波分成两束,一束向A传播,另一束向B传播.由于A,B 两板的全反射作用,两束波将再次回到半透半反板并达到接收装置 处,于是接收装置收到两束频率和振动方向相同而相位不同的相干 波,若两束波相位差为2π的整数倍,则干涉加强;若相位差为π的奇 数倍,则干涉减弱。 3.单缝衍射实验 如图,在狭缝后面出现的颜射波强度并不均匀,中央最强,同时也最 宽,在中央的两侧颜射波强度迅速减小,直至出现颜射波强度的最小 值,即一级极小值,此时衍射角为φ=arcsin(λ/a).然后随着衍射角的增
大衍射波强度也逐渐增大,直至出现一级衍射极大值,此时衍射角为 Φ=arcsin(3/2*λ/a ),随着衍射角度的不断增大会出现第二级衍射极小值,第二级衍射极大值,以此类推。 4. 微波布拉格衍射实验 当X 射线投射到晶体时,将发生晶体表面平面点阵散射和晶体内部平面点阵的散射,散射线相互干涉产生衍射条纹,对于同一层散射线,当满足散射线与晶面见尖叫等于掠射角θ时,在这个方向上的散射线,其光程差为0,于是相干结果产生极大,对于不同层散射线,当他们的光程差等于波长的整数倍时,则在这个方向上的散射线相互加强形成极大,设相邻晶面间距为d,则由他们散射出来的X 射线之间的光程差为CD+BD=2dsin θ,当满足 2dsin θ=K λ,K=1,2,3…时,就产生干涉极大.这就是布拉格公式,其中θ称为掠射角,λ为X 射线波长.利用此公式,可在d 已测时,测定晶面间距;也可在d 已知时,测量波长λ,由公式还可知,只有在 <2d 时,才会产生极大衍射 实验步骤简述： 1. 反射实验 1.1 将微波分光仪发射臂调在主分度盘180°位置,接收臂调为0°位置. 1.2 开启三厘米固态信号发射器电源,这时微安表上将有指示,调节衰减器使微安表指示满刻度. 1.3 将金属板放在分度小平台上,小分度盘调至0°位置,此时金属板法线应与发射臂在同一直线上, 1.4 转动分度小平台,每转动一个角度后,再转动接收臂,使接收臂和发射臂处于金属板的同义词,并使接收指示最大,记下此时接收臂的角度. 1.5 由此,确定反射角,验证反射定律,实验中入射角在允许范围内任取8个数值,测量微波的反射角并记录. 2. 迈克尔孙干涉实验 2.1 将发射臂和接收臂分别置于90°位置,玻璃反射板置于分度小平台上并调在45°位置,将两块金属板分别作为可动反射镜和固定反射镜. 2.2两金属板法线分别在与发射臂接收臂一致,实验时,将可动金属板B 移动到导轨左端,从这里开始使金属板缓慢向右移动,依次记录微安表出现的的极大值时金属板在标尺上的位置. 2.3 若金属板移动距离为L,极大值出现的次数为n+1则,L )2 ( λn ,λ=2L/n 这便是微波的波长,再令金属板反向移动,重复上面操作,最后求出两次所得微波波长的平均值. 3. 单缝衍射实验 3.1 预先调整好单缝衍射板的宽度(70mm),该板固定在支座上,并一起放到分度小平台上,单缝衍射板要和发射喇叭保持垂直, 3.2 然后从衍射角0°开始,在单缝的两侧使衍射角每改变1°,读一次表头读数,并记录.
基 础 光 学 实 验 姓名：许达学号：2120903018 应物21班
一．实验仪器 基础光学轨道系统，基础光学组合狭缝及偏振片，红光激光器及光圈支架，光传感器与转动传感器，科学工作室500或750接口，DataStudio软件系统 二．实验目的 1.通过该实验让学生了解并会运用实验器材，同时学会用计算机分析和处理实验数据。 2.通过该实验让学生了解基本的光学现象，并掌握其物理机制。三．实验原理 单缝衍射：当光通过单缝发生衍射，光强极小（暗点）的衍射图案由下式给出asinθ=mλ(m=1,2,3……），其中a是狭缝宽度，θ为衍射角度，λ是光波波长。 双缝干涉：当光通过两个狭缝发生干涉，从中央最大值（亮点）到单侧某极大值的角度由下式给出dsinθ=mλ(m=1,2,3……),其中d是狭缝间距，θ为从中心到第m级最大的夹角，λ是光波波长，m为级数。 光的偏振：通过第一偏振器后偏振电场为E0，以一定的角度β穿过第二偏振器，则场强变化为E0cosβ,由于光强正比于场强的平方，则，第二偏振器透过的光强为I=I0cos2β. 四．实验内容及过程
单缝衍射 单缝衍射光强分布图 如果设单缝与接收屏的距离为s,中央极强到光强极小点的距离为c,且sinθ≈tanθ=c/s,那么可以推得a=smλ/c.又在此次实验中，s=750mm,λ=6.5E(-4)mm,那么推得a=0.4875m/c,又由图可知：当m=1时，c=(88-82)/2=3mm,推得a=0.1625mm; 当m=2时，c=(91-79)/2=6mm,推得a=0.1625mm; 当m=3时，c=(94-76)/2=9mm,推得a=0.1625mm; 当m=4时，c=(96-74)/2=11mm,推得a=0.1773mm; 得到a的平均值0.1662mm,误差E=3.9%。 双缝干涉
单缝衍射光强分布实验 报告 标准化管理部编码-[99968T-6889628-J68568-1689N]
单缝衍射光强分布 【实验目的】 1.定性观察单缝衍射现象和其特点。 2.学会用光电元件测量单缝衍射光强分布，并且绘制曲线。 【实验仪器】 【实验原理】 光波遇到障碍时，波前受到限制 而进入障碍后方的阴影区，称为衍 射。衍射分为两类：一类是中场衍 射，指光源与观察屏据衍射物为有限远时产生的衍射，称菲涅尔衍射；一类是远场衍射，指光源与接收屏距衍射物相当于无限远时所产生的衍射，叫夫琅禾费衍射，它就是平行光通过障碍的衍射。 夫琅禾费单缝衍射光强I =I 0 (sin β)2β2;其中β=πa sin θλ；a 为缝宽，θ 为衍射角，λ为入射光波长。 上图中θ为衍射角，a 为缝宽。 【实验内容】 （一） 定性观察衍射现象 1.按激光器、衍射板、接收器（屏）的顺序在光节学导轨上放置仪 器，调节光路，保证等高共轴。衍射板与接收器的间距不小于1m 。 2.观察不同形状衍射物的衍射图样，记录其特点。 （二）测量单缝衍射光强分布曲线 仪器名称 光学导轨 激光器 接收器 数字式检流计 衍射板 型号
1.选择一个单缝，记录缝宽，测量-2到+2级条纹的光强分布。要求至少测30个数据点。 2.测量缝到屏的距离L。 3.以sinθ为横坐标，I/I0为纵坐标绘制曲线，在同一张图中绘出理论曲线，做比较。 【实验步骤】 1.摆好实验仪器，布置光路如下图 顺序为激光器—狭缝—接收器—数字检流计，其中狭缝与出光口的距离不大于10cm，狭缝与接收器的距离不小于1m。 2.调节激光器水平，即可拿一张纸片，对准接收器的中心，记下位置，然后打开激光器，沿导轨移动纸片，使激光器的光点一直打纸片所记位置，即光线打过来的高度要一致。 3.再调节各光学元件等高共轴，先粗调，即用眼睛观察，使得各个元件等高；再细调，用尺子量取它们的高度(狭缝的高度，激光器出光口的高度，接收器的中心)，调节升降旋钮使其等高，随后用一纸片，接到光源发出的光，以其上的光斑位置作为参照，依次移动到各个元件前，调节他们的左右(即调节接收器底座的平移螺杆，狭缝底座的平移螺杆)高低，使光线恰好垂直照到元件的中心。 4.调节狭缝宽度，使光束穿过，可见衍射条纹，调节宽度，使条纹中心亮纹的宽度约为5mm，且使得条纹最亮，而数字检流计的读数最大，经过上述调节后，上述任何一个旋钮的改变都会使读数变小。
实验原理：（略） 实验仪器： 光具座、氦氖激光器、白色像屏、作为物的一维、二维光栅、白色像屏、傅立叶透镜、小透镜 实验内容与数据分析 1．测小透镜的焦距f 1 （付里叶透镜f 2=45.0CM ） 光路：激光器→望远镜（倒置）（出射应是平行光）→小透镜→屏 操作及测量方法：打开氦氖激光器，在光具座上依次放上扩束镜，小透镜和光屏，调节各光学元件的相对位置是激光沿其主轴方向射入，将小透镜固定，调节光屏的前后位置，观察光斑的会聚情况，当屏上亮斑达到最小时，即屏处于小透镜的焦点位置，测量出此时屏与小透镜的距离，即为小透镜的焦距。 112.1913.2011.67 12.3533 f cm ++= = 0.7780cm σ= = 1.320.5929 p A p t t cm μ=== 0.68P = 0.0210.00673 B p B p t k cm C μ?==?= 0.68P = 0.59cm μ== 0.68P = 1(12.350.59)f cm =± 0.68P =
2．利用弗朗和费衍射测光栅的的光栅常数 光路：激光器→光栅→屏（此光路满足远场近似） 在屏上会观察到间距相等的k 级衍射图样，用锥子扎孔或用笔描点，测出衍射图样的间距，再根据sin d k θλ=测出光栅常数d （1）利用夫琅和费衍射测一维光栅常数； 衍射图样见原始数据； 数据列表： sin || i k Lk d x λλ θ= ≈ 取第一组数据进行分析： 2105 13 43.0910******* 4.00106.810d m ----????==?? 210 523 43.0910******* 3.871014.110d m ----????==?? 2105 33 43.0910******* 3.95106.910d m ----????==?? 210 543 43.0910******* 4.191013.010 d m ----????==?? 554.00 3.87 3.95 4.19 10 4.0025104 d m m --+++= ?=? 61.3610d m σ-=? 忽略b 类不确定度：
此文档下载后即可编辑 实验名称：测量单缝衍射的光强分布 实验目的： a．观察单缝衍射现象及其特点； b．测量单缝衍射的光强分布； c．应用单缝衍射的规律计算单缝缝宽； 实验仪器： 导轨、激光电源、激光器、单缝二维调节架、小孔屏、一维光强测量装置、WJH型数字式检流计。 实验原理和方法： 光在传播过程中遇到障碍物时将绕过障碍物，改变光的直线传播，称为光的衍射。当障碍物的大小与光的波长大得不多时，如狭缝、小孔、小圆屏、毛发、细针、金属丝等，就能观察到明显的光的衍射现象，亦即光线偏离直线路程的现象。光的衍射分为夫琅和费衍射与费涅耳衍射，亦称为远场衍射与近场衍射。本实验只研究夫琅和费衍射。理想的夫琅和费衍射，其入射光束和衍射光束均是平行光。单缝的夫琅和费衍射光路图如下图所示。 a. 理论上可以证明只要满足以下条件，单缝衍射就处于夫琅和费衍射区域：
L a 82 >>λ或82a L >>λ 式中：a 为狭缝宽度；L 为狭缝与屏之间的距离；λ为入射光的波长。 可以对L 的取值范围进行估算：实验时，若取m a 4101-?≤，入射光是Ne He -激光，其波长为632.80nm ，cm cm a 26.12 ≈=λ，所以只 要取cm L 20≥，就可满足夫琅和费衍射的远场条件。但实验证明，取cm L 50≈，结果较为理想。 b. 根据惠更斯－费涅耳原理，可导出单缝衍射的相对光强分布规律： 20 )/(sin u u I I = 式中： λ?π/)sin (a u = 暗纹条件：由上式知，暗条纹即0=I 出现在 λ?π/)sin (a u =π±=，π2±=，… 即暗纹条件为 λ?k a =sin ，1±=k ，2±=k ，… 明纹条件：求I 为极值的各处，即可得出明纹条件。令 0)/(sin 22=u u du d 推得 u u tan = 此为超越函数，同图解法求得： 0=u ，π43.1±，π46.2±，π47.3±，… 即 0sin =?a ，π43.1±，π46.2±，π47.3±，… 可见，用菲涅耳波带法求出的明纹条件 2/)12(sin λ?+±k a ，1=k ，2，3，… 只是近似准确的。 单缝衍射的相对光强分布曲线如下图所示，图中各级极大的位置和相应的光强如下： ?sin 0 a /43.1π± a /46.2π± a /47.3π±
常用光电仪器原理及使用 实验报告 班级：11级光信息1班 姓名：姜萌萌 学号：110104060016 指导老师：李炳新
数字存储示波器 一、实验目的 1、熟悉数字存储示波器的使用方法； 2、测量数字存储示波器产生方波的上升时间； 二、实验仪器 数字存储示波器 三、实验步骤 1、产生方波波形 ⑴、打开示波器电源阅读探头警告，然后按下OK。按下“DEFAULT SETUP”按钮，默认的电压探头衰减选项是10X。 ⑵、在P2200探头上将开关设定到10X并将探头连接到示波器的通道1上，然后向右转动将探头锁定到位，将探头端部和基线导线连接到“PROBE COMP”终端上。 ⑶、按下“AUTOSET”按钮，在数秒钟内，看到频率为1KHz 电压为5V峰峰值得方波。按两次CH1BNC按钮删除通道1，
按下CH2BNC按钮显示通道2，重复第二步和第三步。 2、自动测量 ⑴、按下“MUASURE”按钮，查看测量菜单。 ⑵、按下顶部的选项按钮，显示“测量1菜单”。 ⑶、按下“类型”“频率”“值”读书将显示测量结果级更新信息。 ⑷、按下“后退”选项按钮。 ⑸、按下顶部第二个选项按钮；显示“测量2菜单”。 ⑹、按下“类型”“周期”“值”读数将显示测量结果与更新信息。 ⑺、按下“后退”选项按钮。 ⑻、按下中间选项按钮；显示“测量3菜单”。 ⑼、按下“类型”“峰-峰值”“值”读数将显示测量结果与更新信息。 ⑽、按下“后退”选项按钮。 ⑾、按下底部倒数第二个按钮；显示“测量4菜单”。⑿、按下“类型”“上升时间”“值”读数将显示测量结果与更新信息。
LCR测试仪 一、实验目的 1、熟悉LCR测试仪的使用方法； 2、了解LCR测试仪的工作原理； 3、精确测量一些电阻，电感，电容的值； 二、实验仪器 LCR测试仪，电阻，电容，电感等元件 三、LCR测试原理 根据待测元器件实际使用的条件和组合上的差别，LCR 测量仪有两种检测模式，串联模式和并联模式。串联模式以检测元器件Z为基础，并联模式以检测元器件的导纳Y为基础，当用户将测出流过待测元件的电流I，数字电压表将测出待测元件两端的电压V，数字鉴相器将测出电压V和电流I 之间的相位角 。检测结果被储存在仪器内部微型计算机的
建筑物理 ——光学实验报告 实验一：材料的光反射比、透射比测量实验二：采光系数测量 实验三：室内照明实测 实验小组成员： 指导老师： 日星期二3月12年2013日期： 实验一、材料的光反射比和光透射比测量
一、实验目的与要求 室内表面的反射性能和采光口中窗玻璃的透光性能都会直接或间接的影响室内光环境的好坏，因此，在试验现场采光实测时，有必要对室内各表面材料的光反射比，采光口中透光材料的过透射比进行实测。 通过实验，了解材料的光学性质，对光反射比、透射比有一巨象的数值概念，掌握测量方法和注意事项。 二、实验原理和试验方法 （一）、光反射比的实验原理、测量内容和测量方法 光反射比测量方法分为直接测量方法和间接测量法，直接测量法是指用样板比较和光反射比仪直接得出光反射比；间接法是通过被测表面的照度和亮度得出漫反射面的光反射比。下面是间接测量法。 1.实验原理 （1）用照度计测量： P是投射到某一材料表面反射出来的光通量与被该光源的光通量的比值，根据光反射比的定义：光反射比即： φφP=P/因为测量时将使用同一照度计，其受光面积相等， 且，所以对于定向反射的表面，我们可以用上述代入式，整理后得： P=EE P/对于均匀扩散材料也可以近似的用上述式。 可知只要测出材料表面入射光照度E和材料反射光照度Ep，即可计算出其反射比。 （2）用照度计和亮度计测量 用照度计和亮度计分别测量被测表面的照度E和亮度L后按下式计算 πL/EP= 2；被测表面的亮度，cd/m式中：L---E—被测表面的照度，lx 。 2.测量内容 要求测量室内桌面、墙面、墙裙、黑板、地面的光反射比。每种材料面随机取3个点测量3次，然后取其平均值。 3.测量方法 ①将照度计电源（POWER）开关拨至“ON”，检查电池，如果仪器显示窗出现“BATT”字样，则需要换电池； ②将光接收器盖取下，将其光敏表面放在待测处，再将量程（RANGE）开关拨至适当位置，例如，拨在×1挡，测量的仪器显示值乘以量程因子即为测量结果。另有一种自动量程照度计，数字显示中的小数点随照度的大小不同而自动移位，只需将所显示的数字乘以量程因子即为测量结果（单位：lx）。有的照度计为自动量程，直接读取照度计数字即为测量结果。 ③在稳定光源下，将光接收器背面紧贴被测表面，测其入射照度E；然后将光接收器感光面对准被测表面的同一位置，逐渐平移光接收器平行离开测点，照度值逐渐增大并趋于稳定（约300mm左右），读；ρ，即可计算出光反射比Ep取反射照度值 ④测量时尽量缩短入射照度和反光照度间的时间间隔，并尽可能的保持周围光环境的一致性。
单缝衍射实验 一、实验目的 1.观察单缝衍射现象，了解其特点。 2.测量单缝衍射时的相对光强分布。 3.利用光强分布图形计算单缝宽度。 二、实验仪器 He-Ne激光器、衍射狭缝、光具座、白屏、光电探头、光功率计。 三、实验原理 波长为λ的单色平行光垂直照射到单缝上，在接收屏上，将得到单缝衍射图样，即一组平行于狭缝的明暗相间条纹。单缝衍射图样的暗纹中心满足条件： (1) 式中，x为暗纹中心在接收屏上的x轴坐标，f为单缝到接收屏的距离；a为单缝的宽度，k为暗纹级数。在±1级暗纹间为中央明条纹。中间明条纹最亮，其宽度约为其他明纹宽度的两倍。 实验装置示意图如图1所示。 图1 实验装置示意图 光电探头（即硅光电池探测器）是光电转换元件。当光照射到光电探头表面时在光电探头的上下两表面产生电势差ΔU，ΔU的大小与入射光强成线性关系。光电探头与光电流放大器连接形成回路，回路中电流的大小与ΔU成正比。因此，通过电流的大小就可以反映出入射到光电探头的光强大小。 四、实验内容 1.观察单缝衍射的衍射图形；
2.测定单缝衍射的光强分布； 3.利用光强分布图形计算单缝宽度。 五、数据处理 ★(1)原始测量数据 将光电探头接收口移动到超过衍射图样一侧的第3级暗纹处，记录此处的位置读数X（此处的位置读数定义为0.000）及光功率计的读数P。转动鼓轮，每转半圈（即光电探头每移动0.5mm），记录光功率测试仪读数，直到光电探头移动到超过另一侧第3级衍射暗纹处为止。实验数据记录如下： 将表格数据由matlab拟合曲线如下：
★ (2)根据记录的数据，计算单缝的宽度。 衍射狭缝在光具座上的位置 L1=21.20cm. 光电探测头测量底架座 L2=92.00cm. 千分尺测得狭缝宽度 d’=0.091mm. 光电探头接收口到测量座底座的距离△f=6.00cm. 则单缝到光电探头接收口距离为f= L2 - L1+△f=92.00cm21.20cm+6.00cm=76.80cm. 由拟合曲线可读得下表各级暗纹距离： 各级暗纹±1级暗纹±2级暗纹±3级暗纹 距离/mm 10.500 21.500 31.200 单缝宽度/mm 0.093 0.090 0.093 单缝宽度计算过程： 因为λ=632.8nm.由d =2kfλ/△Xi，得 d1=(2*1*768*632.8*10^-6)/10.500 mm=0.093mm. d2=(2*2*768*632.8*10^-6)/21.500 mm=0.090mm.
光学基础学习报告 一、教学内容： 光电镜头是用来作为光电接收器（CCD,CMOS ）的光学传感器元件。 光学特性参数： 1、 焦距EFL （学名f ’） 是指主面到相应焦点的距离（如图1.1） 图1.1 每个镜片都有前后两个主面－前主面和后主面（放大率为1的共轭面）。相应的也有两个焦点－前焦和后焦。 凸透镜：双凸；平凸；正弯月（如图1.1） 图1.2 凹透镜：双凹；平凹；负弯月 图 1.3
折射率实际反映的是光在物质中传播速度与真空中速度的比值关系。 薄透镜：)]1()1[()1('12 1R R n f -?-== Φ Φ—透镜光焦距； f ’—焦距； n —折射率； R 1,R 2－两球面曲率半径 厚透镜：2 1221)1()]1()1[()1('1R nR d n R R n f -+ -?-==Φ d －中心厚度 干涉仪与光距座可以量测f ’,R1,R2,d →利用上述的公式可以计算出n 值，从而来确定所用材料。 A 、 EFL 增加，TOTR （光学总长）增加；要降低TOTR 就必须降低EFL ，但EFL 降低， 像高就要降低 B 、 EFL 与某些象差相关 C 、 EFL 上升将使F/NO 增大 D 、 EFL ，FOV （视场角）和IMA （像高）三者间有关系 tanFOV ?=EFL IMA －铁三角关系 EFL 的增大（减小）会使像高变大（小），为了保持像高，就必须要增大（减小）FOV ，然而FOV 的增大会使得REL （相对照度）的数值增大。 2、 BFL 后焦距（学名后截距） 图2.1 3、 F 数（F/NO ） D f NO F '/= f ’－FEL D 入－入瞳直径 入瞳为光阑经其前方光学镜片所成的像，反映进入光学系统的光线 A 、 与MTF 相关，F/NO ↑，则MTF ↑；反之下降 B 、 与景深相关，F/NO ↑，则景深↑，反之下降 C 、 与象差相关，F/NO ↑，则象差↓，反之增加 D 、 与光通量相关，F/NO ↑，则光通量↓，反之增加 对于光电镜头，F/NO 最大在2.8～3.5之间（经验值）允许有±5%的误差，在物方有照
衍射光强分布测量 査凡物理系 摘要：为了观察并验证单缝衍射和多缝衍射的图样以及它们的规律，本实验设计了基于水平光路的测量方法。运用自动光强记录仪来对衍射现象进行比较函数化的观察。实验观察到衍射条纹随着缝宽变窄而模糊和间距扩大，并且通过仪器对光强图样的位置定位和夫琅禾费光强的公式来计算单缝的缝宽。该实验装置结构简单、调节方便、条纹移动清晰。 关键词：衍射自动光强记录仪单缝多缝 The Experiment Of Light Distribution Of Diffraction Fan Zha Department of Physics Abstract: In order to observe and validate the rule of light distribution of single slit diffraction and multiple slits diffraction, the automatic grapher of light intensity is used in this experiment in a horizontal light path. We have verified that the diffraction stripes become dim and far away from each other since the slit(s) become narrow, and calculated the width of slit by using the formulas of light intensity. The experimental instrument is simple and convenient to adjust, and the moving interference fringes are clear. Key Words: diffraction automatic grapher of light intensity single slit multiple slits
\ 本科实验报告 课程名称：应用光学实验姓名：韩希 学部：信息学部系：信息工程专业：光电 学号：3110104741 指导教师：蒋凌颖 实验报告
课程名称： 应用光学实验 指导老师 成绩：__________________ 实验名称：典型光学系统实验 实验类型： 同组学生姓名： 蒋宇超、陈晓斌 一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得 一、实验目的和要求 深入理解显微镜系统、望远镜系统光学特性及基本公式； 掌握显微镜系统、望远镜系统光学特性的测量原理和方法。 二、实验内容和原理 (1)望远镜特性的测定 测定望远镜的入瞳直径D 、出瞳直径D ’和出瞳距错误!未找到引用源。；测定望远镜的视觉放大率Γ；测定望远镜的物方视场角错误!未找到引用源。，像方视场角错误!未找到引用源。；测定望远镜的最小分辨角φ。 对于望远镜系统来说，任意位置物体的放大率是常数，此值由物镜焦距错误!未找到引用源。和目镜焦距错误!未找到引用源。确定，其视觉放大率可表示为 (2) 显微镜视场及显微物镜放大率的测定 显微物镜的放大率是指横向放大率 式中 y ——标准玻璃刻尺上一对刻线的距离（物）（格值0.01mm ）； y ′——由测微目镜所刻得的像高。 (3)显微物镜数值孔径的测定 显微物镜的数值孔径为错误!未找到引用源。,其中n 为物方介质的折射率，u 为物方半孔径角。若在空气中n=1,则错误!未找到引用源。。 数值孔径通常用数值孔径计来测定，数值孔径计的结构如图5示，其主要元件是一块不太厚的玻璃半圆柱体，沿直径方向的侧面是与上表面成45度角的斜面，从侧面入射的光线在斜面上全反射，上表面上有两组刻度沿圆周排列。其外圈刻度为数值孔径（即角度的正弦值）， 专业： 光电信息工程 姓名： 韩希 学号： 3110104741 日期：2013年6月15日 地点：紫金港东四605
实验报告 陈杨 PB05210097 物理二班 实验题目: 傅里叶光学实验 实验目的: 加深对傅里叶光学中的一些基本概念与理论的理解,验证阿贝成像理论,理解透镜成像过程,掌握光学信息处理的实质,进一步了解透镜孔径对分辨率的影响。 实验原理: 1、傅里叶光学变换 二维傅里叶变换为:??+-=?=dxdy vy ux i y x f v u F )](2exp[),()}y ,x (f {),(π ( 1 ) 1()[(,)]x y g x F a f f -=, ''x y x f f y f f λλ??=????????=???? 复杂的二维傅里叶变换可以用透镜来实现,叫光学傅里叶变换。 2、阿贝成像原理 由于物面与透镜的前焦平面不重合,根据傅立叶光 学的理论可以知换(频谱),不过只有一个位相因子 的差别,对于一般情况的滤波处理可以不考虑。这个光路的优道在透镜的后焦平面上得到的不就是物函数的严格的傅立叶变点就是光路简单,就是显微镜物镜成像的情况—可以得到很大的象以便于观察,这正就是阿贝当时要改进显微镜的分辨本领时所用的光路。
3、空间滤波 根据以上讨论:透镜的成像过程可瞧作就是两次傅里叶变换,即从空间函数(,)g x y 变为频谱函数(,)x y a f f ,再变回到空间函数(,)g x y ,如果在频谱面上放一不同结构的光阑,以提取某些频段的信息,则必然使像上发生相应的变化,这样的图像处理称空间滤波。 实验内容: 1、测小透镜的焦距f1 (付里叶透镜f2=45、0CM)、 光路:直角三棱镜→望远镜(倒置)(出射应就是平行光)→小透镜→屏。(思考:如何测焦距？) 夫琅与费衍射: 光路:直角三棱镜→光栅→墙上布屏(此光路满足远场近似) (1)利用夫琅与费衍射测一维光栅常数; 光栅方程:dsin θ=k λ 其中,k=0,±1, ±2, ±3,… 请自己选择待测量的量与求光栅常数的方法。(卷尺可向老师索要) 记录一维光栅的衍射图样、可瞧到哪些级？记录 0级、±1级、±2级光斑的位置; (2)记录二维光栅的衍射图样、 3、观察并记录下述傅立叶频谱面上不同滤波条件的图样或特征; 光路:直角三棱镜→光栅→小透镜→滤波模板(位于空间频谱面上)→墙上屏 思考:空间频谱面在距小透镜多远处？图样应就是何样？ (1)一维光栅:(滤波模板自制,一定要注意戴眼镜保护;可用一张纸,一根
光学设计性实验报告（一步彩虹全息） 姓名： 学号： 学院：物理学院
一步彩虹全息 摘要彩虹全息是用激光记录全息图, 是用白光再现单色或彩色像的一种全息技术。彩虹全息术的关键之处是在成像光路( 即记录光路) 中加入一狭缝, 这样在干板上也会留下狭缝的像。本文研究了一步彩虹全息图的记录和再现景象的基本原理、一步彩虹全息图与普通全息图的区别和联系、一步彩虹全息的实验光路图，探讨了拍摄一步彩虹全息图的技术要求和注意事项，指出了一步彩虹全息图的制作要点, 得出了影响拍摄效果的佳狭缝宽度、最佳狭缝位置及曝光时间对彩虹全息图再现像的影响。 关键词：一步彩虹全息；狭缝；再现 1 光学实验必须要严密，尽可能地减少实验所产生的误差； 2 实验仪器 防震全息台激光器分束镜成像透镜狭缝干板架光学元件架若干干板备件盒洗像设备一套线绳辅助棒扩束镜2个反射镜2个 3 实验原理 3.1 像面全息图 像面全息图的拍摄是用成像系统使物体成像在全息底板上，在引入一束与之相干的参考光束，即成像面全息图，它可用白光再现。再现象点的位置随波长而变化，其变化量取决于物体到全息平面的距离。 像面全息图的像（或物）位于全息图平面上，再现像也位于全息图上，只是看起来颜色有变化。因此在白光照射下，会因观察角度不同呈现的颜色亦不同。 3.2 彩虹全息的本质 彩虹全息的本质是要在观察者与物体的再现象之间形成一狭缝像，使观察者通过狭缝像来看物体的像，以实现白光再现单色像。若观察者的眼睛在狭缝像附近沿垂直于狭缝的方向移动,将看到颜色按波长顺序变化的再现像。若观察者的眼睛位于狭缝像后方适当位置, 由于狭缝对视场的限制, 通过某一波长所对应的狭缝只能看到再现像的某一条带, 其色彩与该波长对应, 并且狭缝像在空间是连
教学目的 1、观察单缝衍射现象，加深对衍射理论的理解； 2、学会使用衍射光强实验系统，并能用其测定单缝衍射的光强分布； 3、形成实事求是的科学态度和严谨、细致的工作作风。 重点：SGS-3型衍射光强实验系统的调整和使用 难点：1）激光光线与光电仪接收管共轴调节；2）光传感器增益度的正确调整 讲授、讨论、实验演示相结合 3学时 一、实验简介 光的衍射现象是光的波动性的一种表现。衍射现象的存在，深刻说明了光子的运动 是受测不准关系制约的。因此研究光的衍射，不仅有助于加深对光的本性的理解，也是 近代光学技术（如光谱分析，晶体分析，全息分析，光学信息处理等）的实验基础。 衍射导致光强在空间的重新分布，利用光电传感元件探测光强的相对变化，是近 代技术中常用的光强测量方法之一。 二、实验目的 1、学会SGS-3型衍射光强实验系统的调整和使用方法； 2、观察单缝衍射现象，研究其光强分布，加深对衍射理论的理解； 3、学会用光电元件测量单缝衍射的相对光强分布，掌握其分布规律； 4、学会用衍射法测量狭缝的宽度。 三、实验原理 1、单缝衍射的光强分布 当光在传播过程中经过障碍物时，如不透明物体的边缘、小孔、细线、狭缝等， 一部分光会传播到几何阴影中去，产生衍射现象。如果障碍物的尺寸与波长相近，那么 这样的衍射现象就比较容易观察到。 单缝衍射[single-slit diffraction]有两种：一种是菲涅耳衍射[Fresnel diffraction]，单 缝距离光源和接收屏[receiving screen]均为有限远[near field]，或者说入射波和衍 射波都 是球面波；另一种是夫琅禾费衍射[Fraunhofer diffraction]，单缝距离光源和接收屏 均为
光学全息照相实验报告
实验II 光学全息照相 光学全息照相是利用光波的干涉现象，以干涉条纹的形式，把被摄物表面光波的振幅和位相信息记录下来，它是记录光波全部信息的一种有效手段。这种物理思想早在1948年伽柏（D.Gabor）即就已提出来了，但直到1960年，随着激光器的出现，获得了单色性和相干性极好的光源时,才使光学全息照相技术的研究和应用得到迅速地发展。光学全息照相在精密计量、无损检测、遥感测控、信息存储和处理、生物医学等方面的应用日益广泛，另外还相应出现了微波全息，X光全息和超声全息等新技术，全息技术已发展成为科学技术上的一个新领域。 本实验通过对三维物体进行全息照相并再现其立体图像，了解全息照相的基本原理及特点，学习拍摄方法和操作技术，为进一步学习和开拓应用这一技术奠定基础。 实验目的
了解光学全息照相的基本原理和主要特点； 学习静态光学全息照相的实验技术； 观察和分析全息全图的成像特性。 仪器用具 全息台、He —Ne 激光器及电源、分束镜、全反射镜、扩束透镜、曝光定时器、全息感光底版等。 基本原理 全息照片的拍摄 全息照相是利用光的干涉原理将光波的振幅和相位信息同时记录在感光板上的过程.相干光波可以是平面波也可以是球面波，现以平面波为例说明全息照片拍摄的原理。如图1所示，一列波函数为t i ae y πυ21=、振幅为a 、频率为υ、波长为λ 的平面单色光波作为参考光垂直入射到感光板上。另一列同频率、波函数为t i r T t i Be be y πυλπ222==??? ??-的相 干平面单色光波从物体出发，称为物光，以入射角θ同时入射到感光板上，物光与参考光产生干涉，在感光板上形成的光强分布为 ax ab b a I cos 222++= (1)
实验十：光栅衍射 一、实验目的 1．观察光线通过光栅后的衍射光谱。 2．学会用光栅衍射测定光波波长的方法。 3．学会用光栅衍射原理测定光栅常数。 4．进一步熟悉分光计的调整和使用方法。 二、实验仪器 分光计 光栅 钠光灯 平面反射镜 三、实验原理 光栅是有大量的等间隔、等宽度的狭缝平行放置组成的一种光学元件。设狭缝宽度（透光部分）为a ，不透光部分为b ，则a b +为光栅常数。 设单色光垂直照射到光栅上，光透过各个狭缝后，向各个方向发生衍射，衍射光经过透镜后会聚后相互干涉，在焦平面上形成一系列的被相当宽的暗区分开的明亮条纹。 衍射光线与光栅平面的夹角称为衍射角。设衍射角为θ的一束衍射光经透镜会聚到观察屏的点。在P 点出现明条纹还是暗条纹决定于这束衍射光的光程差。 由于光栅是等宽、等间距，任意两个相邻缝的衍射光的光程差是相等的，两个相邻狭缝的衍射光的光程差为()sin a b θ+，如果光程差为波长的整数倍，在P 点就出现明条纹，即 ()sin a b k θλ+=± (0,1,2,)k = 这就是光栅方程。 从上式可知，只要测出某一级的衍射角，就可计算出波长。 四、实验步骤 1、调整分光计。 使望远镜、平行光管和载物台都处于水平状态， 平行光管发出平行光。 2、安置光栅 将光栅放在载物台上，让钠光垂直照射到光栅上 。 可以看到一条明亮而且很细的零级光谱，左右转动望远 镜观察第一、二级衍射条纹。 3．测定光栅衍射的第一、二级衍射条纹的衍射角θ，并记录。 五、数据记录 （）
'111[()θθθ=-（右边读数）+'11()θθ-（右边读数）]/4 '222[()θθθ=-（右边读数）+'22()θθ-（右边读数）]/4 六、数据处理 将上表中的1θ、2θ分别代入光栅方程()sin a b k θλ+=计算出6个波长，（1 300 a b mm += ） 1λ= 2λ= 3λ= 4λ= 5λ= 6λ= 计算平均波长：λ= 绝对误差：λ?= （取平均波长与6个波长的差中的最大者） 相对误差：100%E λλ λ ?= ?= 结果表示：()nm λλλ=±?= nm 。 七、思考题
立式光学仪实验报告 篇一：光学实验报告 建筑物理 ——光学实验报告实验一：材料的光反射比、透射比测量实验二：采光系数测量 实验三：室内照明实测实验小组成员：指导老师：日期：XX年12月3日星期二实验一、材料的光反射比和光透射比测量 一、实验目的与要求室内表面的反射性能和采光口中窗玻璃的透光性能都会直接或间接的影响室内光环境的好坏，因此，在试验现场采光实测时，有必要对室内各表面材料的光反射比，采光口中透光 材料的过透射比进行实测。通过实验，了解材料的光学性质，对光反射比、透射比有一巨象的数值概念，掌握测量方法和注意事项。 二、实验原理和试验方法 （一）、光反射比的实验原理、测量内容和测量方法光反射比测量方法分为直接测量方法和间接测量法，直接测量法是指用样板比较和光反 射比仪直接得出光反射比；间接法是通过被测表面的照度和亮度得出漫反射面的光反射比。 下面是间接测量法。
1. 实验原理 （1）用照度计测量：根据光反射比的定义：光反射比p是投射到某一材料表面反射出来的光通量与被该光源的光通量的比值，即： p=φp/φ 因为测量时将使用同一照度计，其受光面积相等，且，所以对于定向反射的表面，我们 可以用上述代入式，整理后得：p=ep/e 对于均匀扩散材料也可以近似的用上述式。可知只要测出材料表面入射光照度e和材料反射光照度ep，即可计算出其反射比。（2） 用照度计和亮度计测量 用照度计和亮度计分别测量被测表面的照度e和亮度l 后按下式计算 p=πl/e 式中：l---被测表面的亮度，cd/m2； e—被测表面的照度，lx 。 2.测量内容要求测量室内桌面、墙面、墙裙、黑板、地面的光反射比。每种材料面随机取3个点测量3次，然后取其平均值。 3.测量方法 ①将照度计电源（power）开关拨至“on”，检查电池，如果仪器显示窗出现“batt”字 样，则需要换电池；
燕山大学 常见光学仪器原理及使用实验报告 L.C.R测试仪 紫外可见分光度计 傅立叶光谱仪 阿贝折射仪 干涉显微镜 数字存储示波器 学院（系）： 年级专业： 学号： 学生姓名： 指导教师：
实验一LCR测试仪 一．实验目的 LCR测试仪能准确并稳定地测定各种各样的元件参数，主要是用来测试电感、电容、电阻的测试仪。它具有功能直接、操作简便等特点，能以较低的预算来满足生产线质量保证、进货检验、电子维修业对器件的测试要求。 二．实验仪器 LCR测试仪 三．实验原理 Vx与Vr均是矢量电压表，Rr是理想电阻。自平衡电桥的意思是：当DUT(Device Under Test)接入电路时，放大器的负反馈配置自动使得OP输入端虚地。Vx准确测定DUT两端电压（DUT的Low电位是0），Vr与Rr测得DUT电流Ix，由此可计算Zx。 LCR测试原理图 HP4275的测试端Hp,Hc,Lp,Lc（下标c代表current, 下标p代表Potentail)，Guard（接地)的配置可导致测试的误差的差异。 提高精度的方法是: 1,Hp,Lp,Hc,Lc尽量接近DUT; 2,减小测试电流Ix 的回路面积&磁通量（关键是分析Ix，要配合使用Guard与Cable最小化回路面积);3,使用Gurard与Cable构建地平面中断信号线间的电场连接，虽然会增加信号线的对地电容（对地电容不影响测试结果），但是会减少信号线的互容。
LCR测试原理图 Guard与Cable的对地寄生阻抗（Zhg,Zlg) 不影响测试结果，电桥平衡时Zlg的两端电压是0，流向Rr的电流不会被Zlg分流，Zhg的分流作用不影响Hp的电压测量。 LCR测试原理图 四．实验步骤 LCR测试仪一般用于测试电感和电容。测量步骤如下： 1.设置测试频率。 2.测试电压或者电流水平。 3.选择测试参数，比如Z、Q、LS（串联电感）、LP（并联电感）、CS(串联电感）、CP（并联电容）、D等。 4.仪器校准，校准主要进行开路、短路校准，高档的仪器要进行负载校准 5.选择测试夹具。 6.夹具补偿。 7.将DUT放在夹具上开始测试。