2012级光学设计题

2012级光学设计性实验题目

设计性选题说明

光学实验最后一部分是设计性实验。以下就题目的选择、实验的进行说明如下：1、从下列题目中每个学生任选一个实验题目，每题人数给定。6月6日（周五）下午

1：30至4：00提交实验方案，经指导教师审阅批准后开始进行实验，没有提交实验方案或实验方案不合格的学生不允许进行设计性实验。戴瑞：光学一室；陆子凤：光学二室；李金环：光学三室；张瑛：光学准备室。

2、实验分成四个组，1组周一（6月9号）、2组周二（6月10号）、3组周三（6月11

号）、4组周五（6月13号）。下午12:30---17:30；

3、制定方案时，要发挥独创精神，根据题目要求选择适当的实验方法、仪器（精度、

型号）、安排适当的实验步骤及注意事项。方案必须认真手写到实验报告上，不得抄袭；

4、进行实验时，要注意分析实验数据，并与预期结果进行比较，分析实验中的问题，

适当地改进实验方案，使实验获得比较理想的结果；

5、实验误差分析结果的评价以及对实验的进一步的探讨，是设计性实验的重要内容；

6、实验后写出完整的实验报告；

7、计性实验的心得体会要实事求是的写，要有重点并具体的议论一、二个问题，防止

空谈，特别希望提出具体的改进意见和对教师的期望。

8、实验前提出需要仪器及材料的详细计划，实验室提供现有的仪器设备供同学选用，

如有特殊仪器使用要求，需要提前向老师说明。注意爱护和保管好仪器，如有损坏或丢失要及时报告老师处理；

9、设计性实验主要参考书：光学教程姚启钧著；普通物理实验（光学）杨述武；

9、实验题目J1－J10由李金环老师指导，L1－L7由陆子凤老师指导，Z1－Z8由张瑛

老师指导；D1—D2由戴瑞老师指导。

10、时间要求：请选好题目，每人1题，并于5月28（周三）日下午由各班负责人将

选题名单上交给张瑛老师。

J李金环老师的设计实验题目

（J实验一to J实验八）（13人）

J实验一光盘性质研究（1人）

目的：

（一）了解光盘CD，VCD，DVD的构成及光学性质；

（二）学会解释出现的光学现象；

要求：

（一）设计实验方案，推导出实验的原理和公式，画出光路图；

（二）使用多种方法进行测量；

（三）光盘的刻线走向及刻线密度。

提示：

（一）利用光的衍射特性；

问题：

（一）将研究的结果进行比较。

J实验二光谱分析及柯西色散公式研究（1人）目的：

（一）研究光谱分析的基本方法；

（二）进一步研究棱镜色散曲线；

（三）研究正常色散曲线—柯西公式。

要求：

（一）设计实验方案，推导出实验的原理和公式，画出光路图；

（二）分析不同玻璃棱镜的色散曲线，确定实验室使用棱镜的制作材料；（三）用计算机进行数据及图形处理；

提示：

（一）可利用最小偏向角；

（二）选择不同光源进行比较分析。

J实验三空间滤波对光栅性质的探讨（2人）

目的：

（一）掌握制作光栅的方法；

（二）探讨光栅不同频率衍射光的性质；

（三）了解空间滤波的原理。

要求：

（一）自己设计实验方案，画出光路图；

（二）推导出双光束干涉的公式；

（三）推导出正弦光栅的衍射方程；

（四）讨论光强对条纹对比度的影响。

提示：

（一）利用干涉和衍射；

（二）空间滤波。

问题：

（一）怎样得到对比度好的条纹？

J实验四定域与非定域干涉的研究（1人）目的：

（一）进一步了解干涉的原理；

（二）定域干涉与非定域干涉的形成；

（三）掌握迈克尔逊干涉仪的调节和使用。

要求：

（一）设计实验方案，推导出实验的原理和公式，画出光路图。

提示：

（一）光的干涉；

问题：

（一）什么是定域干涉，非定域干涉，两者的本质区别；

（二）用非定域干涉测量光源的波长。

J实验五光源相干长度的测量（1人）

目的：

（一）进一步了解相干长度的概念；

（二）研究不同光源相干性；

（三）掌握迈克尔逊干涉仪的调节和使用。

要求：

（一）设计实验方案，推导出实验的原理和公式，画出光路图。

（二）测量不同光源的相干长度（白光，钠灯，汞灯中的某个波长）

提示：

（一）光的干涉；

（二）定域干涉或者非定域干涉均可。

问题：

（一）什么是相干长度；

（二）不同光源的相干长度。

J实验六光学系统像差研究（2人）目的：

（一）进一步了解像差理论，对各种像差作定量和定性的研究；

要求：

（一）设计实验方案，推导出实验的原理和公式，画出光路图；

（二）测量出球差，像散；

（三）观察场曲和畸变；

（四）测量色差；

（五）画出观察到的像差图形。

提示：

（一）可以用朗契光栅考察各种像差。

问题：

（一）分析各种像差的来源及解决办法。

J实验七不同方法测量钠双线的波长间隔（1人）

目的：

（一）测钠灯光源中双线的波长间隔；

（二）深入理解干涉原理

要求：

（一）熟练调节和使用迈克尔逊干涉仪

（二）熟练调节和使用法布里-珀罗干涉仪

问题：

（一）如何迅速正确地在迈克尔逊干涉仪上调出白光的干涉条纹？

（二）如何确定两束光等光程？

J实验八用光学扫描法测量金属杆直径（1人）

目的：

（一）用不同的方法测量金属杆的直径；

（二）用激光扫描测量金属杆直径

要求：

（一）几何阴影是如何确定的；

（一）试分析光线经过金属杆表面是怎样传播的。

（二）如何得到测量金属杆较好的实验效果？

提示：

单边衍射原理

J实验九莫尔条纹原理及应用(1人)

目的：

（一）了解莫尔条纹的原理；

（二）了解莫尔条纹的应用及光栅传感器的原理；

（三）用莫尔条纹测量微小偏角

要求：

设计实验方案，推导出实验的原理和公式，画出光路图。

J实验十生活中的偏振光及检测(1人)

目的：

（一）掌握光的偏振原理；

（二）检测生活中的偏振光；

（三）了解偏振光的应用。

要求：

设计实验方案，推导出实验的原理和公式，画出光路图。

J实验十一双光栅衍射成像研究(1人)

目的：

（一）掌握光栅的衍射原理；

（二）应用光栅衍射成像

要求：

设计实验方案，推导出实验的原理和公式，画出光路图。