光学实验课件PPT

共轭法测量凸透镜焦距
L
(b )
v
Q
O
F'
(a)
Q
p
u
P
v' u
o
u' v
S0
v
图5 — 1 —（ 1 a）
L
图５— 1 －１ (b)
p
Q S0
X1
d
D
X2
P
v'
D u v, d v u, 1 1 1 '。 u v f
图５— 1 — 2
Dd v , 2
Dd u 2
用光栅测光波波长及角色散率
• 实验目的 • 实验仪器：分光仪，平面透镜光栅， 汞灯 • 实验原理 • 实验内容 • 数据处理 • 思考题
实验目的
• 加深对光的干涉及衍射和光栅分光作用基
本原理的理解。
• 学会用透射光栅测定光波的波长及光栅常
数和角色散率。
• 学会利用透射光栅演示复色光谱。
实验原理
A
1
A'
r
O
B
2
d
B'
实验内容
• 观察牛顿环
• 测量牛顿环第21到第30暗环的直径
• 重复测量3次，记录每一暗环位置读数。
数据处理1
• 因圆心无法确定，先测 出OLn…，OL3，OL2，
' L'4L'3 L'2 L1
L1 L2L3 L4
OL1之间的距离，再读出
OL1‘，OL2’… OLn‘，其 中OL1- OL1’为 k1 级的圆 环直径D1。同理可得k2, k3, … kn的圆环直径。 采 用多项逐差法处理.
光学实验目录
• 薄透镜焦距的测定 • 分光仪的调整及折射率的测定 • 等厚干涉现象的研究 • 用透射光栅测光波波长及角色散率
• 迈克尔逊干涉仪的调整及使用
薄透镜焦距的测定
• 实验目的 • 实验仪器
• 实验原理
• 实验内容 • 思考题
实验内容
• 共轭法测量凸透镜焦距 • 自准直法测量凸透镜焦距
• 用物距与像距法测量凹透镜焦距
D2 d 2 f ' 4D
自准直法测凸透镜焦距
L
M
P
f'
图5 — 1 — 3
1 1 1 u v f
实验仪器（光具座）
实验目的
• 学会调节光学系统使之共轴。 • 掌握测量会聚薄透镜和发散透镜焦距的方法。
• 验证透镜成像公式，并从感性上了解透镜成
像公式的近似性。
用物距与像距法测凹透镜焦距
思考题
• 为什么要调节光学系统共轴？调节共轴有那些要求？ 怎样调节？ • 为什么实验中常用白屏作为成像的光屏？可否用黑 屏、透明平玻璃、毛玻璃，为什么？ • 为什么实物经会聚透镜两次成像时，必须使物体与
像屏之间的距离大于透镜焦距的 4 倍？实验中如果
选择不当，对的测量有何影响？ • 在薄透镜成像的高斯公式中，在具体应用时其正、 负号如何规定？
• 望远镜对准三棱镜面时，窗口读数是293度21分30秒，
写出这时窗口的可能读数和望远镜对准面时，窗口 的可能读数值。
等厚干涉现象的研究
• 实验目的 • 实验仪器 • 数据处理 • 注意事项
• 实验原理
• 实验内容
• 思考题
JXD —B型读数显微镜
牛顿环仪
实验目的
• 观察牛顿环产生的等厚干涉条纹，加
L1
S
b
d
G

L2
P
d sin k ( K 1,2, , n) d k D d d cos
实验内容
• 按实验三，调好分光
a1
90 光栅 光栅
仪。
• 光栅位置的调节及光
谱观察
• 测定衍射角
a2
a3
数据处理
• 以汞灯绿谱线的波长（=546.1纳米）为已知，将步骤 3 中所测绿谱线的衍射角代入（ 5—7—1）式，并取， 求出光栅常数，然后由其它谱线衍射角和求得的光栅 常数算出相应的波长。 • 与公认值比较，计算其测量误差。 • 将汞灯各谱线的衍射角代入（ 5—7—2 ）式中，计算 出光栅相应于各谱线的第一级角色散率。
• 掌握测定棱镜顶角的方法。
• 学会用最小偏向角测定棱镜的折射率。
思考题
• 分光仪由哪几部分组成？各部分作用是什么？ • 如何调整分光仪？
• 分光仪底座为什么没有水平调节装置？
• 调整分光仪时，若旋转载物平台，三棱镜的三面反 射回来的绿色小十字像均对准分化板水平叉丝等高 的位置，这时还有必要再采用二分之一逐次逼近法 来调节吗？为什么？
2A 1A 2B 1B
4
测量三棱镜的顶角
望远镜
θ2
望远镜
A φ
θ1
C
O
B
三棱镜
2A 1A 2B 1B
2
(1A 1B ) 1 2 ( 2A 2B ) 2 2
O'
2 1
180
2A 1A 2B 1B
数据处理2
Dk2 因: R 4k 得 : D 4aR
2 a
D 4bR
2 a
两式相减得: D D R 4b a
2 b 2 a
注意事项
• 使用读数显微镜时，为避免引进螺距差，移
测时必须向同一方向旋转，中途不可倒退。
•
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。
2
测定棱镜玻璃折射率
sin min 2 sin i1 n sin i2 sin 2
min 1 2
C
A

i1

i2 i3 i4
B
FGY-01（JJY）型分光仪
实验目的
• 了解分光仪的结构；掌握分光仪的调节
和使用方法。
深对等厚干涉现象的认识。 • 掌握测量平凸透镜曲率半径的方法。
实验原理
r r d 2R h 2R
2 2
入射光Fra Baidu bibliotek
C
r2 2d 2 R 2 rk2 (2k 1) R 2 2 2 r rk2 k R R k k
R
•
实验完毕应将牛顿环仪上的三个螺旋松开， 以免牛顿环变形。
思考题
• 牛顿环干涉条纹一定会成为圆环形状吗？其形成的 干涉条纹定域在何处？ • 从牛顿环仪透射出到环底的光能形成干涉条纹吗？ 如果能形成干涉环，则与反射光形成的条纹有何不 同？ • 实验中为什么要测牛顿环直径，而不测其半径？ • 实验中为什么要测量多组数据且采用多项逐差法处 理数据？ • 实验中如果用凹透镜代替凸透镜，所得数据有何异 同？
L1
Q
L2 p1 P1
p2
S0
P2
图５— 1 — 4
1 1 1 u v f
分光仪调整及棱镜折射率测定
• 实验目的
• 实验仪器 • 实验原理
• 实验内容
• 思考题
反射法测三棱镜顶角
平行光管
载物平台
R1
法线

C
B
R2
法线
望远镜
13
4
法线
望远镜
三棱镜
φ
R1
C

A
2
R2
B
(a)
(b )

2