光学实验自测题

实验一薄透镜焦距测定05-06-2

1.下面哪项实验结果可能是对凹透镜焦距测定数据正确的表示？（-59.95cm）

2.光学实验中常把各种光学元件组合成光学系统调整到各元件主轴等高和共轴，

一般细调使用的方法可以称为：大像追小像

3.

4.采用“虚物成实像法”测定发散透镜焦距时，对于像距，应取正值。

5.薄透镜焦距测量实验要求成像必须尽可能清晰，以下哪项不是清晰像的判据：

成像大

6.在实验中常把各种光学元件组合成光学系统，按照一般光学光路通用调节方

法，首要任务是调整好各元件主轴的等高和共轴；调节分两步：一般先粗调,后微调。

7.薄透镜焦距测定中用到低压汞灯，汞灯属于气体放电光源，发出复合光。使

用时需要启动预热,断电后需要冷却。

8.透镜成像的高斯公式中各物理量的符号法则是：距离自参考点（薄透镜光心）

量起，与光线行进方向一致时为正,反之为负。

9.薄凸透镜焦距测定主要的三种方法有：物距像距法，大像小像（二次成像）

（共轭法）法，自准直法。

10.远方物体经过透镜成像的像距为什么可以视为焦距？

[参考答案] 根据高斯公式（成像公式），物距为无穷远，代入得焦距等于像距。

11.用自准直法测量凸透镜焦距时，透镜光心偏离底座中心坐标时，应如何解决？

[参考答案] 由于透镜的光心不一定在底座刻线的平面内，所测结果可能偏大或偏小，要消除这一系统误差，可将透镜反转180度，再测量一次，然后取其平均值。

12.不同物距的物体经过凸透镜成像时，像的清晰区大小是否相同？

[参考答案]不相同，原因有二：一是不同区间的物成像区间范围不相同，二是由于近轴光线条件不能满足，致使存在色像差。

13.在等高共轴调节中可以小像追大像吗？

[参考答案] 不可以，越调越远

14.测量薄凹透镜焦距主要有哪些方法？

[参考答案] （1）虚物成实像法；（2）有平面镜辅助确定虚像位置法。

15.光学系统的等高共轴调节方法是什么？

[参考答案] 关键词：粗调细调二次成像法，大像追小像

16.测透镜焦距时存在误差的主要原因有哪些？

[参考答案] （1）等高共轴调节不好；（2)成像清晰范围找得不准；（3）由于物屏所放位置不能测量或者倾斜没有进行修正。

实验二光的等厚干涉及应用05-06-2

1.以下哪项，是对读数显微镜的错误操作：B

A.旋转调焦手轮时，要由下向上移动镜筒；

B.转动测微鼓轮，让十字叉丝垂线和各目标对准。若移动叉丝超过了目标环

数时，可以倒退回去，直接将移动叉丝移动到目标环，继续测量。

C.调节目镜进行视度调节，使叉丝清晰

D.读数为主尺和测微手轮的读数之和，读法与测量原理与螺旋测微器相似。

2.劈尖干涉中任意相邻的两条干涉条纹所对应的空气劈尖厚度差为：半个波长

3.

4.

5.

6.因此称为等厚干涉。

若以平行单色光垂直照射到牛顿环上,在空气层下表面反射时会产生半波损失。

7.钠灯是最常用的单色光源，放出两条强谱线，波长为589.0nm 和589.6nm，

通常称为钠双线，因两条谱线很接近，通常取其平均值作为该单色光源的波长。使用时需要启动预热,断电后需要冷却。

8.牛顿环实验用读数显微镜来测量直径，当十字叉丝的纵线与条纹直径相切时，

进行读数（读数为主尺和测微手轮的读数之和）。读数标尺上为0-50mm刻线，每一格的值为1mm，读数鼓轮圆周等分为100格，鼓轮转动一周，标尺就移动一格，所以鼓轮上每一格的值为0.01mm。为了避免回程误差，应采用单方向移动测量。

9.牛顿环干涉图样，在反射方向观察时，将看到一组以接触点为中心的亮暗相

间的圆环形干涉条纹，而且中心是一暗斑，如何在透射方向观察，则看到的干涉条纹与反射光的干涉环纹的光强分布恰成互补，中心是亮斑。

10.当一曲率半径很大的平凸透镜的凸面与一平玻璃板相接触时，在透镜的凸面

与平玻璃板之间形成一空气薄膜，薄膜中心处的厚度为零_,愈向边缘愈厚，离接触点等距离的地方，空气膜的厚度相同。我们把他安装在金属框架中构成的装置称为牛顿环。

11.光的干涉条件是什么？什么是等厚干涉？附加光程差产生的条件是什么？

[参考答案] 当频率相同、振动方向相同、相位差恒定的两束简谐光波相遇时，在光波重叠区域，某些点合成光强大于分光强之和，某些点合成光强小于分光强之和，合成光波的光强在空间形成强弱相间的稳定分布，这种现象称为光的干涉。当频率相同、振动方向相同、相位差恒定即为光的干涉条件。

当一束单色光入射到透明薄膜上时，通过薄膜上下表面依次反射而产生两束相干光。如果这两束反射光相遇时的光程差仅取决于薄膜厚度，则同一级干涉条纹对应的薄膜厚度相等，这就是所谓的等厚干涉。

当光从光疏介质向光密介质传播时，在介质反射表面有相位的突变，对应有半波损失，即二分之一波长的附加光程差。

12.说出你所知道的测量微小长度的方法。

[参考答案] ①迈克尔逊干涉仪把一束激光分成两束，经过平面镜分别反射，再干涉，形成干涉环，如果有材料的长度的变化，反映出光程差的变化，这样，原来干涉相消的位置可能就会干涉相长，看起来就像环溢出或者收回，通过数干涉环溢出或者收回的个数，就可以计算长度变化的多少。

②用测微目镜测量微小长度。

③用光杠杆放大镜原理测量微小长度化。

④用劈尖干涉测量微小长度。

13.在测量牛顿环干涉各环的直径时，若叉丝交点不是准确地通过圆环的中心，

因而测量的是弦长而非真正的直径。这对实验结果是否有影响？试证明之。

[参考答案] 以弦长代替直径，对测量结果没有影响。证明略。

14.实验中如何避免读数显微镜存在的回程差？使用读数显微镜进行测量时，为

什么读数显微镜镜筒必须自下而上移动？

[参考答案] 使用读数显微镜进行测量时，手轮必须向一个方向旋转，中途不可倒退,来避免读数显微镜存在的回程差。避免让镜筒与牛顿环装置碰撞、挤压，损坏读数显微镜的物镜。

15.为什么说显微镜测量的是牛顿环的直径，而不是显微镜内被放大了的直径？

若改变显微镜的放大倍率，是否影响测量的结果。

[参考答案] 显微镜只是放大了牛顿环的干涉图样便于观测，但是读数显微镜的标尺并未放大，标尺移动的距离反应的是各环实际的位置坐标。如果改变显微镜的放大倍率，显然不影响测量的结果。

16.如何观察到透射光产生的干涉条纹？反射光的干涉条纹和透射光的干涉条纹

有什么特点？

[参考答案]调整光路让入射光线从读数显微镜的反光镜（10）入射进入牛顿环，即可从目镜中观察到透射光产生的干涉条纹。但由于透射光没有半波损失，形成的是中心为亮斑的明暗相间的同心圆环，与反射光的干涉条纹明暗互补。

实验三分光计的使用及透射光栅测入射光波长05-06-2

1.分光计设计了两个角游标是为了消除？偏心差

2.用自准直法调整分光仪的望远镜工作状态时，若从望远镜的视场中所看到的

三棱镜的两个面的反射十字像如下图所示，其中表明望远镜的工作状态刚好调好的是:十字像在测量用十字叉丝处

3.

使屏幕上出现更高级次的主极大，

4.分光计实验时必须调整分光仪，

就可

以说

5.实验中放置或移动光栅时，不要用手接触光栅表面，以免损坏镀膜。

6.分光计主刻度盘分度值是0.5°，游标上有30个分格，期测量精度为1分，

记录数据时，必须同时读取两个游标的读数，目的是为了消除度盘的刻度中