大学物理实验光学仪器的设计
大学物理光学实验部分
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。
大学实验课教案
课程名称：大学物理实验授课对象：物理学专业本科生课时安排：2课时教学目标：1. 理解光学实验的基本原理和方法。
2. 掌握光学仪器的基本操作和调整方法。
3. 能够通过实验验证光学理论，提高实验操作技能。
4. 培养学生的观察能力、分析问题和解决问题的能力。
教学内容：1. 光学实验的基本原理和方法。
2. 光学仪器的使用和调整。
3. 实验项目一：薄透镜焦距的测定。
4. 实验项目二：单缝衍射实验。
教学过程：一、导入1. 引入光学实验的重要性，简要介绍光学实验的基本原理和方法。
2. 强调实验操作规范和注意事项。
二、光学实验基本原理和方法讲解1. 光的直线传播、反射和折射原理。
2. 光学仪器的使用和调整方法。
三、实验项目一：薄透镜焦距的测定1. 实验目的：测定薄透镜的焦距。
2. 实验原理：根据薄透镜成像公式，通过测量物距和像距，计算焦距。
3. 实验步骤：a. 准备实验器材：薄透镜、光具座、光源、光屏、刻度尺等。
b. 调整光源，使光线垂直照射薄透镜。
c. 移动光屏，找到清晰成像的位置，测量物距和像距。
d. 记录实验数据，计算焦距。
4. 数据处理和分析。
四、实验项目二：单缝衍射实验1. 实验目的：观察单缝衍射现象，研究衍射条纹的分布规律。
2. 实验原理：根据单缝衍射公式，分析衍射条纹的间距和分布规律。
3. 实验步骤：a. 准备实验器材：单缝板、光源、光屏、刻度尺等。
b. 调整光源，使光线垂直照射单缝板。
c. 移动光屏，观察衍射条纹的分布情况。
d. 记录衍射条纹间距，分析衍射条纹的分布规律。
4. 数据处理和分析。
五、总结1. 回顾光学实验的基本原理和方法。
2. 总结实验项目一和项目二的结果，分析实验误差。
3. 强调实验操作规范和注意事项。
教学评价：1. 学生对光学实验基本原理和方法的理解程度。
2. 学生实验操作技能的掌握程度。
3. 学生数据处理和分析能力。
教学反思：1. 教师应关注学生的实验操作，及时纠正错误。
2. 教师应引导学生分析实验误差，提高实验技能。
大学物理仿真实验傅里叶光学
⼤学物理仿真实验傅⾥叶光学⼤学物理仿真实验——傅⾥叶光学实验实验报告姓名：班级：学号：实验名称傅⾥叶光学实验⼀、实验⽬的1．学会利⽤光学元件观察傅⽴叶光学现象。
2．掌握傅⽴叶光学变换的原理，加深对傅⽴叶光学中的⼀些基本概念和基本理论的理解，如空间频率、空间频谱、空间滤波和卷积等。
⼆、实验所⽤仪器及使⽤⽅法防震实验台，He-Ne激光器，扩束系统（包括显微物镜，针孔（30µm），⽔平移动调整器)，全反射镜，透镜及架（f=+150mm，f=+100mm），50线/mm光栅滤波器，⽩屏三、实验原理平⾯波Ee(x,y)⼊射到p平⾯（透过率为）在p平⾯后Z=0处的光场分布为：E(x,y)= Ee(x,y)图根据惠更斯原理（Huygens’ Principle）,在p平⾯后任意⼀个平⾯p’处光场的分布可看成p平⾯上每⼀个点发出的球⾯波的组合，也就是基尔霍夫衍射积分（Kirchhoff’s diffraction integral）。
(1)这⾥：＝球⾯波波长；n＝p平⾯（x,y）的法线⽮量；K＝（波数）是位相和振幅因⼦；cos(n,r)是倾斜因⼦；在⼀般的观察成像系统中，cos(n,r)1。
r=Z+，分母项中r z；（1）式可⽤菲涅尔衍射积分表⽰：（菲涅尔近似 Fresnel approximation）(2)当z更⼤时，即z>>时，公式（2）进⼀步简化为夫琅和费衍射积分：（Fraunhofer Approximation）这⾥：位相弯曲因⼦。
如果⽤空间频率做为新的坐标有：，若傅⽴叶变换为(4)(3)式的傅⽴叶变换表⽰如下：E(x’,y’,z)＝F[E(x,y)]＝c图2 空间频率和光线衍射⾓的关系tg＝＝，tg＝＝＝，＝可见空间频率越⾼对应的衍射⾓也越⼤，当z越⼤时，衍射频谱也展的越宽；由于感光⽚和⼈眼等都只能记录光的强度（也叫做功率谱），所以位相弯曲因⼦(5)理论上可以证明，如果在焦距为f的汇聚透镜的前焦⾯上放⼀振幅透过率为g(x,y)的图象作为物，并⽤波长为的单⾊平⾯波垂直照明图象，则在透镜后焦⾯上的复振幅分布就是g(x,y)的傅⽴叶变换，其中空间频率，与坐标，的关系为：，。
大学物理《迈克尔逊专题》—迈克尔逊干涉仪实验报告
大学物理《迈克尔逊专题》—迈克尔逊干涉仪实验报告《迈克尔逊专题》实验报告前几周我做了迈克尔逊专题实验，对迈克尔逊干涉仪有了更加深刻的认识。
迈克尔逊干涉仪，是1883年美国物理学家迈克尔逊和莫雷合作，为研究“以太”漂移而设计制造出来的精密光学仪器。
它是利用分振幅法产生双光束以实现干涉。
通过调整该干涉仪，可以产生等厚干涉条纹，也可以产生等倾干涉条纹。
主要用于长度和折射率的测量，若观察到干涉条纹移动一条，便是M2的动臂移动量为λ/2，等效于M1与M2之间的空气膜厚度改变λ/2。
在近代物理和近代计量技术中，如在光谱线精细结构的研究和用光波标定标准米尺等实验中都有着重要的应用。
利用该仪器的原理，研制出多种专用干涉仪。
迈克耳逊干涉仪是这个专题实验最主要的试验仪器，此专题包括：1、迈克耳逊干涉仪在钠光灯照射下测量钠双线波长差; 2、白光干涉测量平板玻璃折射率；3、由迈克耳逊干涉仪改装成的法布里——玻罗干涉仪测钠双线波长差。
这三个实验都与波的干涉有关，都是利用干涉原理进行试验的。
迈克尔逊干涉仪的工作原理是干涉条纹是等光程差点的轨迹，因此，要分析某种干涉产生的图样，必求出相干光的光程差位置分布的函数。
若干涉条纹发生移动，一定是场点对应的光程差发生了变化，引起光程差变化的原因，可能是光线长度L发生变化，或是光路中某段介质的折射率n发生了变化，或是薄膜的厚度e发生了变化。
另外钠光灯辐射产生的两条强谱线的波长是不一样的，分别为589.6nm和589.0nm，波长差与中心波长相比甚小。
如果用这种光源照明迈克尔逊干涉仪，所获得的圆形等倾条纹实际上是两种波长分别形成的两套干涉条纹的叠加。
当全反镜M1、M2之间的距离d为某一值时，会恰好出现波1的k1级明条纹恰好与波2的k2级暗条纹重合，这时条纹最模糊，对比度小，为零。
当动镜M1继续移动时，两个条纹会错开，会出现清晰的圆形等倾条纹。
这就是钠光灯产生的干涉现象。
现在根据上述原理对以下实验进行介绍。
普通物理实验(光学部分)教案
学会正确地表达和评价实验结果的方法，学会分析误差产生的原因和减小实验误差的途径，既加深了对实验理论的理解，又加强了对测量方法和仪器选择的理解。
五、本学期的教学安排
本学期2007级学生教育教学实习3周（第4-6周）。因此，拟开设8-9个实验（见计划），用2学时总结复习，机动2学时，期中考核和期末考试各占2学时。
四、 JJY 1＇型分光计的构造及调节要求（五步骤）
教学重点与难点：分光计的调节是重点；避免回程误差是难点。
教学过程：
1．讲授新课：
一、GJZ—15型光具座的构造及调节要求（共轴共面等高）
（1）光具座的结构。主体是一个平直有导轨，长1.5m，上面刻有标尺，导轨上还有可移动的滑块支架。
（2）光具座的调节。光学系统应符合或接近理想条件。因此，光具座上调节光学系统，必须满足两个条件：共轴，等高。
三、要求较高的实验素养
很多光学测量是实验者通过调节仪器，对目标的观察和判断后进行读数。因此，实验者的理论基础、操作技能的优劣、判断的准确程度都会使测量数据带有不同的偏离和分散，从而影响测量结果的可靠性。因此，实验者必须不断提高实验素养，排除“假象”和其他因素的干扰，力求客观正确地反映实际情况。
第二节 光学实验的内容
2．调节方法
（1）粗调
（2）细调
a．应用自准直原理调望远镜适合于平行光；
b．用逐次逼近法，调节望远镜光轴与中心转轴垂直（使观察平面与读数平面平行）；
c．将分划板十字线调成水平与垂直；
d．调节载物台，使其法线与旋转主轴重合；
e．平行光管的调节；
平行光管的狭缝必须在物镜的焦面上，平行光管的光轴应与望远镜的光轴重合。调节平行光管的倾度螺钉使水平分划线平分狭缝像，再转动狭缝像与分划板竖线平行。
大物实验-分光计的调节与使用
大学物理实验一．实验名称：分光计的调节与使用 二．实验仪器：分光计，三棱镜 三．实验原理:1.三棱镜色散原理：入射光与出射光夹角是偏向角。
在某个入射角处，偏向角最小，为最小偏向角m in δ2.折射率计算公式：2sin2sinn minA A δ+=，A 为棱镜的顶角。
由此可知，求棱镜材料折射率必须先测其顶角和最小偏向角m in δ3.本实验是使光束经平行光管后通过待测光学元件，用望远镜观测光线通过待测光学元件的偏折，从而确定光学元件的某些技术参数，如顶角，折射率，光栅常数，光波长等等。
四．实验步骤：（目测初调➡望远镜调节➡望远镜轴线及平台与中心转轴垂直➡平行光管轴线与中心转轴垂直➡读数系统的调节➡测量三棱镜顶角和最小偏向角）1）目测粗调：使望远镜，载物台及平行光管基本水平（通过调节望远镜的俯仰调节螺丝和载物台下的调节螺丝，使望远镜和载物台基本水平）2）望远镜调节：（1）目镜调节：调节目镜调节手轮，看清叉丝；（物镜调焦：前后移动目镜套筒，看清绿色十字架）3）望远镜轴线及平台与中心转轴垂直：（判断望远镜转轴与中心主轴垂直依据：由反射镜两个面反射的十字相都与分划板的十字叉丝重合；各半调节法：调节倾角螺钉和载物台调节螺钉调整十字相与分划板的十字叉丝重合的过程。
）a.将双面反射镜放在载物台任意两螺钉的中垂线上，并正对望远镜。
b.使用各半调节法，使十字相与分划板的十字线重合；c.载物台转动180°，使用各半调节法，使成像也与十字叉线重合；d.调整完毕不再动倾角螺丝和调节螺丝；e.使平面镜正对望远镜；f.用各半调节法调螺丝c ，使十字光标与十字线重合，并180°调节，使重合；至此不动螺丝c ；4）平行光管轴线与中心转轴垂直：将望远镜正对平行光管，打开灯照亮狭缝，松开套筒锁定螺钉，调节套筒前后位置直到看到清晰的狭缝象；使缝宽约为1毫米，转动狭缝呈水平状态，与中间横线重合；再转为水平状态；5）读数系统调节：将游标置于一左一右➡松开望远镜与刻度盘的锁定螺丝，转动刻度盘使使游标的零度分别对准90度和279度，锁定➡松开望远镜锁定螺丝。
大学物理光学实验报告
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 =L 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。
S 2S 1S 3（）3（）2（）1（）1（）2（）3G2φ12 φ22φ33．测定光栅衍射的第一、二级衍射条纹的衍射角θ，并记录。
五、数据记录级数 次数 左边衍射条纹 右边衍射条纹第二级'2()θ第一级'1()θ 0级 第一级1()θ 第二级2()θ 第 一 次 右边读数左边 读数衍射角 1θ=2θ=第 二 次 右边 读数左边 读数衍射角 1θ=2θ= 第 三 次右边读书左边 读书衍射角1θ=2θ='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，（1300a 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 λλλ∆=⨯=结果表示：()nm λλλ=±∆= nm 。
大学物理实验分光计实验报告
大学物理实验分光计实验报告大学物理实验分光计实验报告引言分光计是一种广泛应用于物理、化学、生物等领域的仪器，通过将光线分解成不同波长的光谱，可以研究物质的光学性质。
本次实验旨在通过使用分光计，探索光的波长、频率和色散现象，以及分析光的性质和应用。
实验原理分光计是一种基于光的色散原理的仪器。
当光线通过一个三棱镜或光栅时，不同波长的光会因为折射或衍射而分离出来，形成光谱。
分光计利用光谱的特性，通过测量光的波长或频率，来研究物质的光学性质。
实验步骤1. 准备工作：调整分光计的光源和检测器，确保其正常工作。
2. 测量光的波长：使用分光计测量一束白光的波长。
将白光通过三棱镜或光栅，观察到光谱后，调整分光计的刻度，测量光谱中的不同波长的光线。
3. 测量光的频率：利用光的波长和光速的关系，计算出光的频率。
根据光的频率，可以进一步研究光的性质和应用。
4. 研究色散现象：通过调整分光计的刻度，观察到不同波长的光线在光谱中的位置，研究光的色散现象。
5. 分析光的性质和应用：根据实验结果，分析光的性质和应用，如光的折射、反射、衍射等，以及在光学器件和光通信等领域的应用。
实验结果在本次实验中，我们成功地使用分光计测量了光的波长和频率，并观察到了光的色散现象。
通过实验数据的分析，我们得出了以下结论：1. 光的波长和频率之间存在确定的关系，即波长越短，频率越高。
2. 不同波长的光在光谱中的位置不同，呈现出色散现象。
3. 光的波长和频率对于研究物质的光学性质和应用具有重要意义。
讨论与总结本次实验通过使用分光计，成功地进行了光的波长和频率的测量，并观察到了光的色散现象。
通过实验结果的分析，我们进一步理解了光的性质和应用。
然而，由于实验条件的限制，实验结果可能存在一定的误差。
为了提高实验的准确性和可靠性，可以采取以下改进措施：1. 使用更高精度的分光计和检测器，以减小测量误差。
2. 采用多次测量和平均值的方法，提高实验数据的可靠性。
大学物理教案光学
课程名称：大学物理光学授课对象：大学物理专业学生授课学时：2学时教学目标：1. 理解光学的基本概念和原理，包括光的波动性、光的干涉、衍射、偏振等。
2. 掌握光学实验的基本方法和技能，能够运用光学知识解决实际问题。
3. 培养学生的科学思维和实验操作能力，提高学生的创新意识和团队协作能力。
教学内容：一、光的波动性1. 光的波动理论概述2. 光的干涉现象3. 光的衍射现象4. 光的偏振现象二、光学实验基本技能1. 光学仪器的基本操作2. 光学实验的基本方法3. 光学实验数据采集与处理教学过程：第一课时一、导入1. 通过生活中的光学现象引入光学概念。
2. 介绍光学在科学技术和生活中的重要性。
二、讲解光的波动性1. 讲解光的波动理论，包括光的电磁波本质、频率和波长等概念。
2. 通过实验演示光的干涉现象，如双缝干涉实验。
3. 讲解光的衍射现象，如单缝衍射实验。
4. 讲解光的偏振现象，如偏振片实验。
三、光学实验基本技能1. 介绍光学仪器的基本操作，如望远镜、显微镜等。
2. 讲解光学实验的基本方法，如光路调节、光强测量等。
3. 强调实验数据采集与处理的重要性。
第二课时一、复习上节课内容1. 复习光的波动性相关概念。
2. 回顾光的干涉、衍射、偏振现象。
二、讲解光学实验案例1. 通过实际案例，如光纤通信、激光技术等，展示光学在科学技术中的应用。
2. 分析案例中的光学原理和实验方法。
三、实验操作演示1. 演示光学实验的基本操作，如光路调节、光强测量等。
2. 引导学生进行实验操作，培养动手能力。
四、总结与作业1. 总结本节课所学内容，强调光学在科学技术和生活中的重要性。
2. 布置作业，要求学生撰写一篇关于光学实验的实验报告。
教学评价：1. 课堂参与度：观察学生在课堂上的提问、讨论和实验操作情况。
2. 实验报告：评估学生的实验操作技能和数据分析能力。
3. 期末考试：通过笔试和实验操作考试，检验学生对光学知识的掌握程度。
备注：本教案可根据实际情况进行调整和补充。
大学物理实验中的光学仪器与干涉现象
大学物理实验中的光学仪器与干涉现象【正文】大学物理实验中的光学仪器与干涉现象光学仪器是大学物理实验中不可或缺的一部分。
它们通过利用光的性质和现象，帮助我们观察和研究光的行为。
其中，干涉现象是一种重要的光学现象，对光学仪器的设计和使用起到了关键的作用。
本文将介绍大学物理实验中常用的光学仪器以及干涉现象的原理和应用。
一、光学仪器1.透镜透镜是一种能够使光线发生折射的光学元件。
它常用于聚焦和成像。
在大学物理实验中，透镜被广泛应用于光学成像和光学仪器的设计中。
透镜主要分为凸透镜和凹透镜两种类型。
凸透镜能够将光线聚焦到一点，而凹透镜则使光线发散。
2.棱镜棱镜是一种光学仪器，可以将光线按不同波长折射成不同的角度。
这是由于不同波长的光在物质中的折射率不同导致的。
在大学物理实验中，棱镜常用于分光和光谱的研究。
通过将光线分解成不同的波长，我们可以研究光的性质和组成。
3.干涉仪干涉仪是一种用于研究干涉现象的光学仪器。
它由两个或多个光波相干的光源和一个用于观察干涉现象的探测器组成。
通过干涉仪，我们可以观察到光的干涉和波动性质。
干涉仪的设计和使用非常复杂，但是它在科研和实验中有着广泛的应用。
二、干涉现象干涉现象是指两个或多个波相交产生的光的相互作用。
它产生的结果是光的增强或减弱，这取决于光波的相位差。
常见的干涉现象包括光的干涉条纹和干涉色彩等。
1.杨氏双缝干涉杨氏双缝干涉是一种经典的干涉现象。
当一束平行光通过两个互相靠近的缝隙时，光线将发生干涉。
产生的干涉条纹可以帮助我们研究光的波动性质。
2.薄膜干涉薄膜干涉是指光通过透明薄膜时产生的干涉现象。
这是因为光在不同介质中的折射率不同，导致光波的相位发生变化。
薄膜干涉现象常见于油膜、附着在玻璃表面上的氧化膜等实验中。
3.牛顿环牛顿环是一种由透镜和玻璃片等光学元件产生的干涉现象。
当通过透镜的平行光与玻璃片表面产生反射和折射时，会形成一系列明暗相间的圆环。
这些圆环称为牛顿环，通过测量它们的直径和距离，我们可以计算出透镜和玻璃片的曲率和折射率。
物理光学实验大纲
《物理光学》实验教学大纲一、课程的基本信息课程编号：01210101实验类型：课内实验学时：16 学分：1开课单位：光电与机电工程学院适用专业：测控技术与仪器先修课程：大学物理光电信息科学与工程二、实验教学目的与基本要求1、实验教学的目的：以人才培养目标为依据，把知识传播、能力培养和素质提高融为一体，并使之形成贯穿学生学习全过程、循序渐进的实验课程体系，满足人才培养要求。
通过本实验的学习，使学生对应用光学有一个总体、全貌的了解与把握，掌握物理光学基本理论知识，能正确、合理地分析光学系统，初步具备对物理光学相应问题的解决能力。
2、实验教学的基本要求：实验教学是以培养学生理论联系实际、实践动手能力和创新精神为主要目的的操作性实验，根据测控技术与仪器专业培养目标的要求，通过专业基础课实验对学生进行培养，同时加强课程教学效果和培养学生创新开发能力。
三、实验课程教学内容和学时分配（二）实验内容实验一：杨氏双缝干涉实验实验目的和要求：观察双缝干涉现象及测量光波波长实验内容：让学生了解双缝干涉现象及测量光波波长的方法主要实验仪器与器材：光学综合性能测试平台所在实验室：光学工程实验室实验二：菲涅尔双棱镜干涉实验实验目的和要求：观察双棱镜干涉现象及测定光波波长实验内容：理解双棱镜干涉现象并会测定光波波长主要实验仪器与器材：光学综合性能测试平台所在实验室：光学工程实验室实验三：θ调制和颜色合成实验目的和要求：1.进一步了解空间滤波的概念2.了解颜色合成的一种方法实验内容：用不同取向的光栅对物平面调制，通过特殊滤波器控制像平面相应部位的灰度或色彩主要实验仪器与器材：光学综合性能测试平台所在实验室：光学工程实验室实验四：偏振光分析实验实验目的和要求：观察光的偏振现象，分析偏振光，起偏，定光轴实验内容：让学生了解认识光的偏振现象，懂得偏振光，起偏，定光轴的基本概念主要实验仪器与器材：光学综合性能测试平台所在实验室：光学工程实验室实验五：牛顿环装置实验目的和要求：1、观察等厚干涉现象；2、用干涉法测量透镜表面的曲率半径。
物理光学实验指导书(长春理工大学)
N 就能够求出激光的波长。 2
５、如此反复测量 5 次取其平均值。
六、思考题
1、激光照明的迈克耳逊干涉仪实验与用扩展光源照明的迈克耳逊干涉仪实验室内有何 不同？ 2、扩展光源照明的迈克耳逊干涉仪中，补偿板的作用？
2
［实验二］
一、试验目的
法布里——珀罗干涉仪实验
1、 掌握法布里——泊罗干涉仪使用方法； 2、 进一步理解多光束干涉的理论和条纹特点； 3、 测量单色光的波长。
激光照明的迈克耳逊干涉仪一台（含其附件）
四、迈克耳逊干涉仪的原理
迈克耳逊干涉仪的原理光路如图 1－1 所示。 光源 S 发出的光首先到达分光板 G1 ， G1 的第二 个折射面上涂有半反半透膜层，入射光将在分光面上 同时发生反射及折射，形成 1、2 两支光路，1 光路经 由反射镜 M 1 反射、 G1 透射进入观察系统；2 支光路 经补偿板 G 2 透射、反射镜 M 2 反射及 G1 的分光面反 射之后进入观察系统，1、2 两支光路相遇发生干涉通 过观察系统即可观察到干涉条纹。 当采用扩展光源时将形成定域条纹，若此时两个 反射镜 M 1 , M 2 相平行，则形成定域于无限远的等倾 干涉条纹；若 M 1 , M 2 之间有一小的夹角，则将产生 等厚条纹，条纹定域在倾斜反射镜附近。反射镜 M 1 , M 2 可以借助于微动鼓轮在精密导轨上前后移 动，当前后移动反射镜改变 M 2 的位置时，将改变虚 平板（或虚楔板）的厚度，条纹将发生移动。 图 1－1 当采用的是点光源照明的条件下（诸如本次实验） ，将产生非定域条纹，只要在两只光 路重叠的空间里都能产生干涉条纹，因此不用任何成像元件只用一个白屏就能够看见干涉条 纹。可见当采用激光点光源照明时比较容易观察到干涉现象。
四、实验装置与原理
大学物理实验中光学实验的特点及其教学策略
大学物理实验中光学实验的特点及其教学策略摘要:大学物理实验涵盖力热光电等专业学科领域的基础实验内容。
光学实验同其它实验相比有自己的特点,教学上应该采取不同的教学策略,以便于学生更好地掌握光学实验。
本文结合作者多年教学经验,在学生课前预习、课堂实验和课后总结3个方面作出有针对性的辅导,帮助学生顺利完成光学实验。
关键词:大学物理实验光学实验教学策略1 引言2001年以来,全国许多高校陆续对大学物理实验教学内容、教学方法、教学模式作了改革,打破了传统的按力、热、电、光进行划分的物理实验教学体系,建立了基础性实验、综合性实验和研究设计性实验3个层次的新物理实验教学体系。
基础性实验内容侧重在基本实验知识、基本测量方法、常用仪器设备的使用和基本实验技能等方面的训练。
综合性实验内容主要是一些力、热、电、光相互渗透的综合性提高实验项目。
研究设计性实验一般只给学生题目,设计要求,提供实验所需仪器,要求学生自己设计实验,在这个过程中培养学生的创新能力[1]。
我校在实施三层次实验教学体系十几年的过程中,也暴露出来一些问题,主要是掩盖了不同专业学科实验各自的特点,实验教学雷同化:对学生课前预习要求雷同化;课堂上实验教师辅导雷同化——都是课堂开始教师用多媒体投影泛泛讲一遍实验原理、目的、内容、步骤和注意事项等,然后学生开始实验,采完原始数据,老师签字,实验结束;对学生课后实验报告要求雷同化。
教师没有根据不同实验项目的具体特点实施教学,学生没有学到具体问题具体分析处理的方法。
2 新的实验分类方法针对三层次实验教学体系实施过程中暴露出来的问题,结合本人几十年的教学经验,再增加一条分类方法就可以很好的解决其缺点。
这条新的分类方法就是对综合性实验项目,从实验操作和数据处理的复杂性对比上再做细分:有一些实验,操作过程相对复杂,前后操作顺序有严格要求,不能颠倒,每一步操作要求精细,准确到位,操作不到位或者操作过位都不能发生实验现象。
大学物理实验分光计实验报告
分光计法测光栅常数3.7 分光计的调节及光栅常数的测定分光计又称光学测角仪，是一种分光测角光学实验仪器。
它常用来测量折射率、色散率、光波波长、光栅常数和观测光谱等。
分光计是一种具有代表性的基本光学仪器，学好分光计的调整和使用，可为今后使用其他精密光学仪器打下良好基础。
3.7.1 分光计的调节【实验目的】了解分光计的结构和基本原理，学习调整和使用方法。
【分光计的结构和原理】分光计主要由五个部分构成：底座、平行光管、自准直望远镜、载物台和读数装置。
不同型号分光计的光学原理基本相同。
JJY 型分光计如图3-7-1所示。
图3-7-1 JJY 型分光计12357648916101218(back)1711 1514 131920 2122231．狭缝装置 2．狭缝装置锁紧螺钉 3．平行光管 4．元件夹 5．望远镜 6．目镜锁紧螺钉 7．阿贝式自准直目镜 8．狭缝宽度调节旋钮 9．平行光管光轴高低调节螺钉 10．平行光管光轴水平调节螺钉 11．游标盘止动螺钉 12．游标盘微调螺钉 13．载物台调平螺钉（3只） 14．度盘 15．游标盘 16．度盘止动螺钉 17．底座 18．望远镜止动螺钉 19．载物台止动螺钉 20．望远镜微调螺钉 21．望远镜光轴水平调节螺钉 22．望远镜光轴高低调节螺钉 23．目镜视度调节手轮1．底座分光计底座（17）中心固定有一中心轴，望远镜、度盘和游标盘套在中心轴上，可绕中心轴旋转。
2．平行光管平行光管安装在固定立柱上，它的作用是产生平行光。
平行光管由狭缝和透镜组成，如图3-7-2。
狭缝宽度可调（范围0.02~2mm），透镜与狭缝间距可以通过伸缩狭缝筒进行调节。
当狭缝位于透镜焦平面上时，由狭缝经过透镜出射的光为平行光。
图3-7-2 平行光管3．自准直望远镜阿贝式自准直望远镜安装在支臂上，支臂与转座固定在一起并套装在度盘上。
它用来观察和确定光线行进方向。
自准直望远镜由物镜、目镜、分划板等组成（如图3-7-3），三者间距可调。
大学物理光学演示实验报告
大学物理光学演示实验报告反射光学显微镜的原理及应用这一次我们的物理演示实验的内容是光学，刚一踏进光学演示实验室，我就一下子被各种各样的实验仪器以及那些奇妙的实验现象所吸引。
因为是光学实验，屋子比较昏暗，这更增加了实验带给我们的神秘感。
首先，老师用一个很简单的小道具为我们上演了一出硬币消失的小魔术，让我们顿时起了很大兴趣，这种教学手段有很好的诱导效果。
然后老师为我们逐一讲述了各个演示实验的实验原理以及仪器的使用方法。
每当其妙的光学现象出现的那一刻，我都会享受到科学世界带给我的乐趣。
给我留下比较深刻印象的的是反射光学显微镜。
课后我又对这种仪器进行了较为深入的探究，对它的原理和应用有了比较清楚的认识。
【工作原理】反射光学显微镜又可称为体视显微镜、实体显微镜或操作和解剖显微镜。
是一种具有正像立体感的目视仪器。
其光学结构原理是由一个共用的初级物镜，对物体成像后的两个光束被两组中间物镜亦称变焦镜分开，并组成一定的角度称为体视角一般为12度--15度，再经各自的目镜成像，它的倍率变化是由改变中间镜组之间的距离而获得，利用双通道光路，双目镜筒中的左右两光束不是平行，而是具有一定的夹角，为左右两眼提供一个具有立体感的图像。
它实质上是两个单镜筒显微镜并列放置，两个镜筒的光轴构成相当于人们用双目观察一个物体时所形成的视角，以此形成三维空间的立体视觉图像。
它的成像特点为：视场直径大、焦深大这样便于观察被检测物体的全部层面；虽然放大率不如常规显微镜，但其工作距离很长；像是直立的，便于实际操作，这是由于在目镜下方的棱镜把象倒转过来的缘故。
【使用方法】体视显微镜在使用前需要进行调校，调校主要有：调焦，视度调节，瞳距调节和灯泡更换几个步骤。
下面分别进行说明。
调焦：将工作台板放入底座上的台板安装孔内。
观察透明标本时，选用毛玻璃台板；观察不透明标本时，选用黑白台板。
然后松开调焦滑座上的紧固螺钉，调节镜体的高度，使其与所选用的物镜放大倍数大体一致的工作距离。
大学物理实验-迈克尔孙干涉仪
实验介绍光的干涉现象是光波动说的基础，本实验是关于分振幅干涉的典型例子。
本仪器由迈克尔孙于1880年创制，并在接下来的时间里以此做了检验“以太”是否存在的一系列著名实验，其否定的结果成为了爱因斯坦狭义相对论的重要依据之一。
迈克尔孙干涉仪也具有很多重要的实际应用，如测量微小距离和位移，透明介质的折射率，测定光谱精细结构，检测光学表面等等，此次实验利用迈克尔孙干涉仪测量光源波长。
由于迈克尔孙干涉仪的精巧设计和广泛用途，于1907年获诺贝尔物理学奖。
通过此次实验，可以了解迈克尔孙干涉仪的结构和工作原理，加深对光的等厚、等倾干涉现象，以及对光源的相干长度和时间相干性的理解。
实验原理迈克尔孙干涉仪是利用分振幅的方法产生双光束而实现干涉的，其光路如图所示。
由于分光镜反射面的作用，光自M1和M2的反射相当于自面在M1附近形成的虚像）的反射，即光在迈克尔孙干涉仪中产生的干涉与厚度为d的空气膜产生的干涉等效。
M1∥M2´时形成等倾干涉，此时入射角为i的各光束自M1和M2´反射后相干形成亮条纹的条件是：光程差Δ =2dcosi =kλ⑴式中k为干涉条纹的级次。
入射角i=0时有：2d=kλ⑵调节M1的轴向位置，M1和M2´间的距离d将发生变化，圆心处干涉条纹的级次随之改变，当观察者的目光注视圆心处时将会看到干涉条纹不断“冒出”或“缩进”。
根据⑵式，只要能从迈克尔孙干涉仪上读出始末二态反射镜M1移动的距离Δd并数出在这期间干涉条纹变化（冒出或缩进）的条纹数Δk，就可以计算出光波的波长：λ=2Δd/Δk⑶M1和M2´不完全平行而有一个很小的夹角时形成等厚干涉，此时式⑶近似成立。
严格地讲只有程差Δ=0时，所形成的一条直的干涉条纹才是等厚条纹，不过靠近Δ=0附近的条纹，倾角的影响可略去不计，故也可以看成等厚条纹。
实验仪器此次实验用到的仪器主要有迈克尔孙干涉仪、半导体激光器和扩束镜。
迈克尔孙干涉仪的实体如图。
大学物理实验报告分光计
大学物理实验报告分光计大学物理实验报告：分光计引言：分光计是一种常用的实验仪器，用于测量物质的光谱特性。
通过将光线分解成不同波长的光，我们可以研究物质的吸收、发射和散射等光学性质。
本实验旨在通过使用分光计，探究光的色散现象和光谱分析的原理。
实验原理：分光计的核心部件是光栅，它是一种具有许多平行刻痕的光学元件。
当平行光通过光栅时，不同波长的光线会因光栅的作用而发生色散，从而形成光谱。
这是因为光栅上的刻痕间距非常小，当光通过时，不同波长的光线会与刻痕发生干涉，从而使得不同波长的光线以不同的角度折射出来。
实验步骤：1. 准备工作：调整分光计的光源、光栅和检测器的位置，使其处于最佳工作状态。
2. 调整入射角：通过调整光源和光栅之间的角度，使光线以适当的角度入射到光栅上。
3. 观察光谱：将检测器放置在适当的位置，观察光栅分散出的光谱。
可以通过旋转检测器来改变观察的波长范围。
4. 记录数据：记录不同波长的光线在光谱上的位置，以及对应的强度。
实验结果：通过实验观察，我们可以看到光栅分散出的连续光谱，其中包含了各种不同波长的光线。
光谱上的每个峰代表了一种特定波长的光线。
通过测量不同峰的位置和强度，我们可以得到物质的光谱特性。
实验应用：分光计广泛应用于物质的光谱分析领域。
它可以用于研究物质的吸收光谱、发射光谱和散射光谱等。
通过分析光谱，我们可以了解物质的组成、结构和性质。
例如，在化学领域中，我们可以利用分光计来确定化合物的成分和浓度。
在天文学中，我们可以通过分析星光的光谱来研究星体的组成和运动情况。
实验误差：在实验中，我们需要注意一些可能导致误差的因素。
首先，光源的稳定性会对实验结果产生影响。
如果光源发出的光强度不稳定，会导致测量结果的不准确。
其次，光栅的质量和刻痕间距也会影响分光计的精度。
如果光栅的刻痕不均匀或间距不准确，会导致光谱的扩散不均匀。
此外，仪器本身的精度和操作者的技术水平也会对实验结果产生影响。
结论：通过本次实验，我们深入了解了分光计的原理和应用。
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李振声 物理教研室
显微镜——为人类打 开了“近在眼前”的微小世 界的大门
望远镜——则帮助人类揭 示了“远在天边”的星球世 界的奥秘
实验目的
重点 学会透镜焦距的测量方法。
掌握光学仪器系统的设计、测试的基本方
法
难点
应用提供的透镜、光具座及基本的测试工 具，设计并组装望远镜、显微镜
一个倒立放大的实像I1。 （6）再经大焦距的目镜后在大于明视距离外成一放大的虚
像I2供眼睛观察。
注意共轴调节
四、望远镜角放大率的测量方法
物像共轭法测量
物镜和目镜之间的距离等于两透镜焦距之和。
在物镜前方加上直尺，在目镜后方插上光屏。
将无穷远处的物体（直尺）逐渐移至物镜前方， 在光屏上成一缩小的像y3，并量之。
2、折反射望远镜 。在球面反射镜的基础上，再 加入用于校正像差的折射元件 ,以消除球面差。
施 密 特 望 远 镜
1931年美国施密特发明
马 克 苏 托 望 远 镜
1940年苏联光学家马克苏托发明
3、折射望远镜：用透镜作物镜的望远镜。
意大利物理学家伽 利略1609年发明望 远镜
德国天文学家 开普勒
2、二次成像法（共轭法或位移法）测焦距的原理
首先确定物象间的距离D>4f。
如果透镜在这个距离之间能有 两个成像（一个放大的，另一
个缩小的），且两次透镜位置
间的距离为d，则
D2 d2 f
4D
3、物距像距法测量焦距（高斯公式法）
1 1 1 移动像屏得到一个清 f u v 晰的与物相似的倒立
（1）物镜的焦距大于目镜的焦距。 （2）物镜的像方焦点与目镜的物方焦点重合。 （3）物体经大焦距的物镜后在焦平面上成缩小的实像。(物
镜的作用是将远处的物体聚焦在目镜物方的焦平面上） （4）小焦距的目镜将物镜所成的实像放大到无穷远处。
（目镜起放大镜的作用，将目镜物方焦平面上的倒立实像 放大为一虚像）
三、显微镜的组装
像
二、望远镜的组装
光学望远镜的分类：
反射式望远镜 折反射望远镜 折射式望远镜
1、反射望远镜：用凹面反射镜作物镜的望远镜 。 主要优点是不存在色差 。
牛
卡
顿
塞
格
望
林
远
望
镜
远
镜
牛顿用2.5cm直径的金属，磨制成一
块凹面反射镜，并在主镜的焦点前 面放置了一个与主镜成45度角的反 射镜
1672年卡塞格林所发明。 由两块反射镜组成的一种 反射望远镜，
1611年发明望远 镜。
伽利略望远镜——由凹透镜当目镜。
优点：观察的是正立的像，结构简单、轻便，光能损失少，镜筒短， 成正立虚像。
缺点：放大倍数小，观察视野窄，倾角大的光线不能进入眼睛，无
中间像，不好装叉丝或分划板。
f1' 0 , f2' 0
总的视角放大率:
M U' f1' f1'
U f2
NO.
透镜1
透镜2
u
v
f1
u
v
f2
1
2
3
4
5
f1 s
f2 s
表2 共轭法测望远镜视角放大率的数据 （单位：mm，fo= fe=）
测量次数
物的大小
像的大小
Mi
1
2
3
4
5
备注：mi
物的大小 像的大小
表3 显微镜视角放大率测量数据(f0=1.6cm fe=2.5cm，光学筒长 l=16cm 目镜放大率10×，物镜放大率10×)
值
微尺示数对应直镜角放大率理论值
M0
l
25cm fo fe
NO. 微尺格数×0.01（或×0.05） mm
1 2 3 4 5
微尺像在直尺上的格数×1mm Mi
七、数据处理
望远镜的角放大率测量值 望远镜角放大率理论值
物的大小 M 像的大小
M0
tan tan
fo fe
望远镜角放大率的测量结果 M M S
百分误差
E M M 0 100% M0
显微镜的角放大率测量
微尺像在直尺上的示数
M
微尺的大小
显微测微尺
（3）选一个直尺如图中的有机玻璃直尺，将 其置于距目镜25cm处（明视距离）
（4）调节显微镜的目镜，使测微尺的像落在 直尺上且没有视差，
（5）读出测微尺的像落在直尺上（重合区段 内）相对应的长度，即可得到显微镜的放大率
六、实验数据记录
表1 用高斯公式法测量望远镜用透镜焦距原始数据(单位：mm)
激光共聚焦显微镜 原子力显微镜
普通光学微镜
荧光倒置显微镜
扫描显微镜
相差显微镜
荧光正置显微镜
微分干涉差显微镜
偏光显微镜
电子显微镜
暗视野显微镜
手术用显微镜 扫描电子显微镜
透射电子显微镜
显微镜的设计
1、显微镜的光学原理图和视角放大率M=βMe
靠近焦点
光学镜筒长
明视距离
Fo<Fe Fo、Fe＜＜25cm
M
l f0
25 cm fe
物镜的放大率
目镜的放大率
光学筒长 l FoFe
2、显微镜的设计要点
注意共轴调节
（1）显微镜的fo<fe。 （2）目镜和物镜之间的距离比fo , fe大得多。 （3）分划板位于物镜像方焦平面上。 （4）物体位于物镜（objective）物方焦点前附近。 （5）物体经物镜后，在目镜（eyepiece）的物方焦面内侧成
f2'
用途： 看戏剧 玩具望远镜
开普勒望远镜——凸透镜当目镜。成像上下 左右颠倒。（需要在物镜后面添加棱镜组或 透镜组来转像，使眼睛观察到的是正像 ）
1612年发明
焦点重合
德国天文学家
Johannes Kepler， 1571-1630
m fo y fe y`
注意共轴调节
4、开普勒望远镜的设计要点
④计算望远镜的角放大率。
M
tan tan
y / f2 y / f1
fo fe
y1 / y3
注意共轴调节
五、显微镜的调节和角放大率的测量
(物像共面法测量计算)
（1）显微测微尺（分度值为0.01mm或 0.05mm）安放在距物镜略大于焦距处
（2）调节目镜，使测微尺的像通过显微镜清晰地观
察到。
实验仪器
光具座，凸透镜2个（作望远镜用），物屏1个、 光屏1个，光源1套，透镜夹2个，卷尺1个，干板夹 1个，游标卡尺1把，过渡架1个，有机玻璃直尺1把， 显微测微尺1个，显微镜目镜1个，显微镜物镜1个 等。
注意共轴调节
一、预备知识 凸透镜焦距的测量方法
1、自准直法 （平面镜法）
当物距等于透镜的焦距时， 物体任一点发出的光经过 透镜折射后成为平行光， 经平面镜反射，会聚光线 在透镜的焦平面上成一个 与原物大小相等的倒立实 像。