2009-2010(1)光学实验思考题提示

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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。

2009-2010(1)物理实验光学实验提示

光学实验思考题提示实验7 分光计调整与使用【预习思考题】1、分光计由哪几个主要部件组成？它们的作用是什么？提示：(P.70，附录分光计的结构)2、对分光计的调节要求是什么？如何判断调节达到要求？怎样才能调节好？提示：（1）对分光计调整的要求：① 望远镜、平行光管的光轴均垂直于仪器中心转轴；② 望远镜对平行光聚焦（即望远调焦于无穷远）；③ 平行光管出射平行光；（2）各部分调节好的判断标志① 望远镜对平行光聚焦的判定标志——从望远镜中同时看到分划板上的黑十字准线和绿色反射十字像最清晰且无视差。

（用自准直光路，调节望远镜的目镜和物镜聚焦） ② 望远镜光轴与分光计中心转轴垂直的判定标志——放在载物台上的双面反射镜转180o 前后，两反射绿色十字像均与分划板上方黑十字线重合。

（用自准直光路和各半调节法调整）③ 平行光管出射平行光的判定标志——在望远镜调节好基础上，调节平行光管聚焦，使从调好的望远镜看到狭缝亮线像最清晰且与分划板上的黑十字线之间无视差。

（操作：把调节好的望远镜对准平行光管，调节平行光管物镜聚焦）④ 平行光管光轴与望远镜光轴共线并与分光计中心轴垂直的判定标志——使夹缝亮线像竖直和水平时能分别与望远镜分划板上的竖直黑十字线和中心水平黑十字线重合。

（把调节好的望远镜对准平行光管，配合调节平行光管的仰角螺钉）3、本实验所用分光计测量角度的精度是多少？仪器为什么设两个游标？如何测量望远镜转过的角度？提示：①精度——仪器能读准的最小分度；②P.72最后一段；③参看P.69ϕ和min δ的测量式。

4、在分光计调节使用过程中，要注意什么事项？提示：P.70【思考题】1、测棱镜顶角还可以使用自准法，当入射光的平行度不好时，用哪种方法测顶角误差较小？提示：ϕ21=A 的成立条件是入射光是平行光； 2、是否对有任意顶角A 的棱镜都可以用测量最小偏向角的方法来测量它的材料的折射率？提示：①），22sin sin (sin )2sinarcsin(22111min A r A n r n i A n A i ====-=δ 3、假设平面镜反射面已经和转轴平行，而望远镜光轴和仪器转轴成一定角度β，则反射的小十字像和平面镜转过1800后反射的小十字像的位置应是怎样的？此时应如何调节？试画出光路图。

国中学生物理竞赛实验指导书思考题参考答案-光学

国中学⽣物理竞赛实验指导书思考题参考答案-光学实验⼆⼗⼋测定玻璃的折射率【思考题参考答案】1．视深法和光路法测量时，玻璃砖两个界⾯的平⾏度对测量结果有什么影响？为什么？答：玻璃砖两个界⾯的平⾏度对光路法测量结果没有影响。

这是因为如果两个界⾯不平⾏，可以看成三棱镜，出射线偏向厚度增加⽅向（相当于底部），只要⽤光路法找到⼊射线、出射线和两个界⾯，都能确定对应的⼊射⾓和折射⾓，从⽽按折射定律计算折射率。

对视深法测量结果是否影响，请⾃⼰根据测量原理思考。

2．视深法和光路法测量时，玻璃砖厚些还是薄些好？为什么？答：厚些好。

在视深法中，玻璃砖越厚h '越⼤，这样由于像的位置不准引起的相对误差越⼩。

在光路法中，玻璃砖越厚，由于ABCD 位置定的不准，引起⼊射⾓和折射⾓的误差越⼩，折射率的相对测量误差越⼩。

3．光路法测量时，为什么⼊射⾓不能过⼤或过⼩？答：折射率决定于两个⾓度的正弦⽐，⼊射⾓太⼩时，⾓度误差引起正弦函数的误差变⼤，⼊射⾓和折射⾓测量误差对测量结果的误差影响变⼤。

⼊射⾓太⼤时，折射⾓也变⼤，折射能量太⼩，同时由于⾊散严重，出射光束径迹不清晰（或在利⽤⼤头针显⽰光路时，⼤头针虚像模糊）折射⾓不易定准。

4．光路法测量时，若所画直线ab 和cd 的间距⼤于玻璃砖的真实厚度，那么，折射率的测量值偏⼤还是偏⼩？为什么？答：折射率的测量值偏⼩。

如果所画直线ab 和cd 的间距⼤于玻璃砖的真实厚度，如图所⽰。

实际折射线如图中虚线，⽽作图的折射线为图中实线，测量的折射⾓⼤于实际折射⾓，折射率r i n sin =，测量折射率值偏⼩。

间距⼩于玻璃砖的真实厚度的问题，⾃⼰回答。

实验⼆⼗九测定薄透镜的焦距【思考题参考答案】1．作光学实验为何要调节共轴？共轴调节的基本步骤是什么？对多透镜系统如何处理？答：光学实验中经常要⽤⼀个或多个透镜成像。

由于透镜在傍轴光线（即近轴光线）下成像质量好，基本⽆像差，可以减⼩测量误差，必须使各个透镜的主光轴重合(即共轴)。

光学实验指导书

实验一迈克耳逊干涉仪实验【目的与要求】1、了解迈克耳逊干涉仪的结构和工作原理，掌握其调整方法；调出非定域干涉等倾干涉、等厚干涉和白光干涉条纹。

2、明确几种条纹的形成条件、花纹特点、变化规律及相互间的区别，加深对干涉理论的理解。

3、用迈克耳逊干涉仪测量气体折射率。

【仪器用具】迈克耳逊干涉仪，He-Ne 激光器及其电源，扩束透镜，小孔光栅、白帜灯，毛玻璃，小气室，打气皮囊，气压表。

【实验原理】一、M-干涉仪的光路M -干涉仪是一种分振幅双光束的干涉仪，它的光路如图1-1。

光源S 发出的一束照射到分光板G 1上，G 1板的后面镀有半反射膜，一般镀银，这个半反半透分成相互垂直的反射光束1和透射光束2，两者强度接近相等，此板称为分束板。

当激光束以45o 角射向G 1时，它被分为相互垂直两束光，这两束光分别垂直射到平面镜M 1和M 2上，再经M 1和M 2所反射各自沿原路返回到G 1的半反射膜上，又重新会集成一束光。

由于反射光1和透过光2为2两相干涉光束，因此我们可以在E 方向观测到干涉条纹。

Ｇ2为一补偿板，其物理性能与几何形状皆与Ｇ1全同的补偿作用（但是不镀膜），Ｇ1与Ｇ2平行，Ｇ2的作用是保证1、2两束光在玻璃中的光程完全相等。

反射镜M 2是固定不动的，M 1可在精密导轨上前后移动，从而改变1、2两束光之间的光程差。

精密导轨与Ｇ1成45o角。

为了使光束1与导轨平行，激光应垂直导轨方向射向M -干涉仪。

二、干涉花纹的图样图1-1中'2M 是2M 被1G 反射所成的虚像，从观察者看来，两相干光束是从1M 和'2M 反射而来，因此，我们把干涉仪产生的干涉等效为1M 、'2M 间的空气膜所产生的干涉来进行研究。

1、点光源照明----非定域干涉条纹激光通过短焦距透镜会聚后是一个强度很高的点光源S ，它发出的球面光波照射M-干涉仪，经Ｇ1分束及M 1，M 2反射后射向屏E 的光（参看图1-2）可以看成是由虚光源S 1、'2S 发出的。

大学物理光学实验思考题(含答案)

大学物理光学思考题（含答案）实验一：1：何谓自准法（平面镜法）？并画出其光路图？答：课本平P150倒数第二段。

光路图，图4-42．利用自准法，调节望远镜光轴与分光计转轴垂直，此时从望远镜内看到叉丝和叉丝像分别在什么位置，请画出图形。

同课后思考题一。

答：与上方叉丝重合，原因是凸透镜成像原理和镜面反射原理。

图见课本P157图4-123．实验过程中,三棱镜在载物台上的放置有何要求?调节载物台螺丝是应注意哪些问题?画图说明。

答：分光计要作精密测量,它必须首先满足下述两个要求:①入射光和出射光应当是平行光;②入射光和出射光的方向以及反射面和出射面的法线都与分光计的刻度盘平行.图见课本的P157图4-13实验二：1：何为等厚干涉？牛顿环属于薄膜干涉，在牛顿环中薄膜在什么位置。

答：课本P177. 牛顿环中薄膜是指在平凸透镜和平板玻璃之间的空气薄膜。

2．测量时,若实际测量的是弦长,而不是牛顿环的直径,则对测量结果有何影响?为什么?答：没有影响。

由于弦到圆心的距离都相等，由勾股定理知，测量直径和测量弦长实际上没有区别，事实上我们测量时也没有办法做到严格沿直径测量。

3．通过测量计算透镜的曲率半径R时，为什么不用（3）式而用（5）式。

答：因为平凸透镜与平面镜由于机械压力引起形变，使得牛顿环中心不是一个点而是一个小圆斑，所以难以确定环的几何中心及条纹级次。

实验三：1：何谓非定域干涉？答：当两个具有同频率，同振动方向，强度相差不大的两个光源发出的球面波在他们相遇的空间处处相干，这种干涉现象为非定域干涉。

2．分光板和补偿板的作用是什么？答：迈克耳孙干涉仪中分光玻璃板作用：产生两个具有同频率，同振动方向，初相相同，强度相差不大的两个光源。

迈克耳孙干涉仪中补偿玻璃板有两种作用，其一是补偿分光板因色散而产生的附加程差，为获得白光干涉条纹所必须；其二是补偿相同入射角不同入射面光线所产生的附加光程差，为获得同心圆形的等倾条纹所必须。

复习思考题及答案1用光学显微镜观察细菌时为什么一般都需要

第四章复习思考题及答案1. 用光学显微镜观察细菌时, 为什么一般都需要先将细菌进行染色？制作细菌染色标本片时，为什么必须先对涂在载玻片上的细菌样品进行固定？固定时应注意什么问题？答：由于细菌细胞小且无色透明, 直接用光学显微镜观察时, 菌体和背景反差很小，难以看清细菌的形态, 更不易识别某些细胞结构, 因此，一般都需要先将细菌进行染色, 借助于颜色的反衬作用, 以提高观察样品不同部位的反差, 能更清楚地进行观察和研究。

此外，某些染色法还可用于鉴别不同类群的细菌, 故细菌的染色是工业微生物学实验中重要的基本技术。

染色前必须先对涂在载玻片上的细菌样品进行固定，固定的作用一是杀死细菌并使菌体粘附于玻片上, 一是增加菌体对染料的亲和力。

一般常用酒精灯火焰加热固定的方法，但应注意防止细胞膨胀和收缩，尽量保持细胞原形。

2. 革兰氏染色法包括哪几个基本步骤？你认为影响革兰氏染色结果正确性的关键环节是什么？答：革兰氏染色法的基本步骤是: 先用初染剂草酸铵结晶紫进行初染, 再用媒染剂碘液媒染,然后用脱色剂乙醇处理, 最后用复染剂石炭酸复红或番红进行复染。

经此法染色后, 若细菌不被酒精脱色，能保持结晶紫与碘的复合物而呈现蓝紫色，则该菌称为革兰氏阳性细菌(G+)；反之，若细菌能被酒精脱色，而被复红或番红复染成红色, 则称之为革兰氏阴性细菌(G-)。

被普遍采用的经Hucker氏改良的革兰氏染色法, 其操作步骤为：制片→初染→媒染→脱色→复染→干燥→观察。

影响革兰氏染色结果正确性的关键环节是用脱色剂乙醇处理, 为了保证革兰氏染色结果的正确性, 必须控制乙醇脱色时间, 尽量采用规范的染色方法。

3. 放线菌、酵母菌和霉菌显微标本片的制作分别可采用哪些方法？各有什么特点？答：放线菌与细菌的单染色一样，可用石炭酸复红或吕氏美兰等染料着色后，在显微镜下观察其形态。

但为了观察放线菌在自然生长状态下的形态特征, 可应用各种培养、制片和观察方法, 其中印片法、插片法和玻璃纸法是三种常用的方法。

晶体光学复习思考题参考答案

晶体光学课后复习思考题参考答案（若有部分错误，请谅解~）第一章1.研究透明矿物的晶体光学性质应用哪种光？为什么？参考答案：根据实验的需要；不同的晶体光学性质需要用不同的光来鉴定。

2.矿物折射率的大小与哪些因素有关？参考答案：矿物自身构造3.①光波在均质体和非均质体中的传播特点有何不同？②为什么？参考答案：①光波射入均质体中，发生单折射现象，基本不改变入射光波振动特点和振动方向。

P5；光波沿光轴方向射入非均质体中时，不发生双折射，基本不改变入射光波的振动特点和振动方向。

光波沿非光轴方向射入非均质体中时，入射光波会发生双折射而分解形成两种偏光。

P5；②由于均质体的光学性质各个方向相同，而非均质体的光学性质随方向的不同而不同。

4.①光波在非均质体中传播时，其传播速度及相应折射率大小是取决于光波的传播方向还是取决于光波的振动方向？②为什么？参考答案：①取决于光波的振动方向P6；②根据电磁波理论，组成物质的原子或离子受电磁波扰动将极化成偶极子，可见光波在吴志忠的传播主要就是通过偶极子的感应振动来进行的。

在晶体中使振动偶极子回复到平衡位置的回复力强度控制光波的传播速度。

因此，光波在非均质体中的传播速度取决于光波的振动方向。

P65.绘出一轴晶负光性光率体的三种主要切面，并注明每一个切面的半径名称。

垂直光轴切面斜交光轴切面平行光轴切面P9 6.解释下列名词：光率体、一轴晶、二轴晶、光轴、常光、非常光、光学主轴、主轴面、光轴面、光轴角、Bxo、Bxa、双折射率。

光率体：表示光波在晶体中传播时，光波的振动方向与相应折射率之间关系的光学立体图形。

P6一轴晶：只有一个光轴的非均质体称一轴晶。

P5二轴晶：有两个光轴的非均质体成为二轴晶。

P5光轴：在非均质体中，不发生双折射的特殊方向成为光轴（Z轴、OA）P5常光：当光波射入一轴晶时，发生双折射形成两种偏光，其中振动方向垂直Z晶轴，其传播速度及其相应折射率值不变的偏光称为常光，以符号”o”表示。

光学基础实验实验报告

基础光学实验一、实验仪器从基础光学轨道系统，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、实验简介利用传感器扫描激光衍射斑点，可标度各个衍射单缝之间光强与距离变化的具体规律。

同样可采集干涉双缝或多缝的光强分布规律。

与理论值相对比，并比较干涉和衍射模式的异同。

理论基础衍射：当光通过单缝后发生衍射，光强极小（暗点）的衍射图案由下式给出asinθ=m' λ（m'=1,2,3,....）（1）其中a是狭缝宽度，θ为衍射角度，λ是光的波长。

下图所以为激光实际衍射图案，光强与位置关系可由计算机采集得到。

衍射θ角是指从单缝中心到第一级小，则数。

m'为衍射分布级双缝干涉：当光通过两个狭缝发生干涉，从中央最大值（亮点）到单侧某极大的角度由下式给出：dsinθ=mλ（m=1,2,3,....）（2）其中d是狭缝间距，θ为从中心到第m级最大的夹角，λ是光的波长，m为级数（0为中心最高，1为第一级的最大，2为第二级的最大...从中心向外计数）。

如下图所示，为双缝干涉的各级光强包络与狭缝的具体关系。

三、实验预备1.将单缝盘安装到光圈支架上，单缝盘可在光圈支架上旋转，将光圈支架的螺丝拧紧，使单缝盘在使用过程中不能转动。

要选择所需的狭缝，秩序旋转光栅片中所需的狭缝到单缝盘中心即可。

2、将采集数据的光传感器与转动传感器安装在光学轨道的另一侧，并调整方向。

3、将激光器只对准狭缝，主义光栅盘侧靠近激光器大约几厘米的距离，打开激光器（切勿直视激光）。

调整光栅盘与激光器。

4、自左向右和向上向下的调节激光束的位置，直至光束的中心通过狭缝，一旦这个位置确定，请勿在实验过程中调整激光束。

5、初始光传感器增益开关为×10，根据光强适时调整。

并根据右图正确讲转动传感器及光传感器接入科学工作室500.6、打开datastudio软件，并设置文件名。

四、实验内容 a、单缝衍射1、旋转单缝光栅，使激光光束通过设置为0.16毫米的单缝。

光学基础实验思考题及答案

1 图片细节模糊如何用空间滤波加以改善光点离谱面中心的距离是标志面上该频率成分的高低离中心远的点代表物面上的高频成分反映物的细节成分。

靠近中心的点代表物面的低频成分反映物的粗轮廓中心亮点是零级衍射即零频它不包含任何物的信息所以反映在像面上呈现均匀光斑而不能成像。

如果使离谱面中心的距离远的光点即代表物面上的高频成分的光点透过狭缝则可使细节比较模糊的照片变的较清晰。

2 物理实验全息照相中的参考光和物光的光程差为什么要相等?为什么不能用白光拍摄?全息照相记录的是参考光和物光的干涉条纹，显然只有两者的光程相近时，才会发生干涉。

全息照相一般用激光，单色光，饱和度好，也有用白光拍摄的，那样拍出来的照片在日光下就能看出立体的影像，但是那种拍摄有比较高的要求。

激光拍摄在原光路中就能看出立体影像。

椭圆偏振仪测量薄膜厚度和折射率1.什么是用椭圆偏振仪测量薄膜厚度的基本思路？一束自然光经起偏器变成线偏振光，再经1/4波片，使它变成椭圆偏振光入射在待测的膜面上。

反射时，光的偏振状态将发生变化。

根据偏振光在反射前后的偏振状态变化，包括振幅和相位的变化，便可以确定样品表面的许多光学特性，可以推算出待测膜面的某些光学参数（如膜厚和折射率）。

2.什么是线偏振光？什么是椭圆偏振光？什么是圆偏振光？什么是四分之一波片？什么是二分之一波片？什么是布儒斯特角？⑴线偏振光，在光的传播过程中，只包含一种振动，其振动方向始终保持在同一平面内，这种光称为线偏振光（或平面偏振光)。

⑵椭圆偏振光，在光的传播过程中，空间每个点的电矢量均以光线为轴作旋转运动，且电矢量端点描出一个椭圆轨迹，这种光称为椭圆偏振光。

迎着光线方向看，凡电矢量顺时针旋转的称右旋椭圆偏振光，凡逆时针旋转的称左旋椭圆偏振光。

椭圆偏振光中的旋转电矢量是由两个频率相同、振动方向互相垂直、有固定相位差的电矢量振动合成的结果(见波片)。

⑶圆偏振光，旋转电矢量端点描出圆轨迹的光称圆偏振光，是椭圆偏振光的特殊情形。

光学测量课后思考题与习题

思考题与习题第一章1.简述平行光管的用途、原理和调校方法。

2.什么是自准直法？3.在五棱镜法调校平行光管的光路中，为获得最佳的调校精度，五棱镜、前置镜的参数应如何选择？（假设待调平行光管的焦距和口径均已知。

）4.简述三种常见自准直目镜的基本结构和原理。

5.现对一平行光管用自准直发进行调焦，f c’=550 mm，D/f c’=1/10。

若选择高斯式自准直目镜，其焦距f e’=44 mm，标准平面反射镜在100mm口径内面形偏差为凸0.5道圈，求调校极限误差。

（眼瞳直径D e=2mm）6.简述泰曼干涉仪的用途及工作原理。

第二章1.要使V棱镜折光仪达到预期的测量精度，测量时应保证哪些测试条件？2.对V棱镜折光仪与阿贝折光仪所用折射液的要求有什么区别？3.阿贝折光仪测量光学波折射率时，其测量范围由什么决定？用日光照明，测出的折射率为什么是n D？4.如何提高最小偏向角的位置判定精度？5.用全波片法和1/4波片发检测玻璃双折射时两种波片的作用机理有何区别？第三章1.什么是高、低光圈？用样板法检测面型偏差，区别高、低光圈的方式有哪些？2.一凸球面用圆环球径仪进行测量，若测量环直径为50 mm，钢球直径为3 mm，测得球面矢高为1.5 mm，则待测球面直径应为多少？3.欲加工一直径为φ300 mm的平面镜，其平面度为2 μm，现以直径φ150 mm的平面干涉仪检测，问平面镜达到多少光圈时才合格？4.利用斐索干涉仪检测面形偏差时，如何判别凸、凹面各带区曲率半径差值的符号？如何判别局部偏差？5.两成像质量良好的物镜，其焦距明一直分别为f1’=140 mm，f2’=－150 mm。

为使两焦距测量的相对标准误差σf’ / f’ ≤ 0.3%，问各应采用什么方法测量？并画出相应的检测光路图，写出焦距表达式。

6.如何根据阴影图确定刀口切入位置及对应的镜面带区（切入位置为该带区的曲率中心或焦点）。

7.光学球径仪（自准直显微镜系统）备有三支倍率分别为4、10和40的显微物镜。

2009-2010(1)光学实验思考题提示

1、什么是光的干涉现象？光的干涉条件是什么？什么是等厚干涉、
定域干涉及半波损失？（1）光的干涉现象：如果两束光在它们相遇的区域相互作用后，在某些地方始终保持光强最强（叠加相长加强），而有些地方则始终保持光强最弱（叠加相消减弱），这种现象就是光的干涉现象。（2）光的干涉条件：发生干涉的两束光是相干光，即两束光的振动频率相同、振动方向相同、相位差恒定；（3）等厚干涉：薄膜干涉中，若相互干涉的两束光的光程差仅随薄膜的厚度而变，这种薄膜干涉就叫等厚干涉（如牛顿环装置形成的空气薄膜干涉和劈尖薄膜干涉就属于等厚干涉）；若相互干涉的两束光的光程差仅随光的入射角而变，这种薄膜干涉就叫等倾干涉（如迈克尔逊实验看到的干涉和平面薄膜干涉都属于等倾干涉；（4）定域干涉：干涉现象只发生在光波相遇的某些特定区域，称这种干涉为定位干涉（也叫定域干涉），光源是扩展光源的薄膜干涉就属于定域干涉。如我们用钠光灯做光源的牛顿环实验看到干涉。
r R d H r
也可推出与本实验的测量公式仅差一符号，这是由于外环级次比内环级次小所
致。
1、在实验原理和实验内容中提出了哪些措施来避免或减小误差？提示：看该实验项目的实验原理部分，自己归纳。（1）实验应用测量，可以避免测量干涉条纹半径时黑斑中心位置不易对准和黑斑的级数K难以确定带来的麻烦，也可以消除由于平凸透镜与平板平面镜接触处附有尘埃带来的附加光程差以及由于各干涉条纹宽度不同等因数带来的误差（可以证明）；
2、测得是弦儿不是直径，对R的结果有没有影响？提示：从右图A看能否证明（） 3、若待测透镜是平凹透镜，则干涉条纹将是怎样的？提示：画出光路图分析。仿照教材对待测为平凸透镜的推导方法来讨论分析
（1）仍形成以平凹透镜的顶点为圆心的明暗相间的同心圆环，但边缘处 δ=2nd+λ/2=λ/2（d=0，n=1）为0级暗纹；中心处，当δ=（2k+1）λ/2时，为暗纹，当δ=kλ时，为亮纹，否则其明暗程度介于明纹最亮和暗纹最暗之间。

光学实验

建筑物理（光学）实验部分光环境实验课程目的让学生通过实验亲身感受和体验生活中的自然光和人工照明，并将所学光环境理论与建筑或艺术相结合。

要求通过实验过程的观察、测量与分析，了解建筑室内外光环境的基本参数、规律和理论，掌握光学仪器的使用方法，提高实验动手能力，学会定性和定量化评价光环境的质量与品质。

主要仪器1.照度计2.色度计（暂缺）3.卷尺等Tes-1330A Tes-1335 Tes-1336图1 照度计示意图图2 色度计示意图【实验测量指标】1．如何布置照度测点测点既可任选，也可规定。

测高通常以工作台面高度为准。

但测点不可选在自身的背影处，也不可选在光源直射处，以免引入测量误差。

对尚未布置好工作面的一般照明房间，可将地面划分成若干个0.5米、1米、1.5米、2米见方的格子，每个格子的中心位置或交点位置为测点。

图1 照度测点示意图2. 平均照度所有测点照度读数的算数平均值即为平均照度值;对已布置好的工作场所的一般照明房间，全部工作面(测点)照度值的算数平均值即为平均照度值;对局部的一般照明房间，在工作区和非工作区，按上述方法分别测量照度值，取其平均值即为平均照度值E 。

∑==ni i E n E 11 i E :每个格子的测点照度值，lx; n :测点个数3. 等照度测量进行等照度测量时，布点要有一定的密度，否则连点困难。

当进行自然光等照度测量时，必须关闭所有的人工光源；当测定自然光附加人工照明时，必须投入人工照明光源;当仅测定人工照明时，又必须严密遮挡自然光的射入。

为了使测量数据具有说服力，测量时要记录天气情况和时间；安排也要集中，连续完成，最后绘制等照度曲线坐标图。

4．照度均匀度U原始记录可采用表格法记录。

E max 表示最高照度值，E min 表示最低照度值，E 表示平均照度值。

EE U min=5．反射系数ρ%100⨯=if E E ρf E ：面向墙面等反射面测得的反射照度；i E ：面向入射光线测得的入射照度；【实验基本要求】（1）.实验原理应用自己的语言简练地表述实验的指导性理论，参考讲义。

国中学生物理竞赛实验指导书思考题参考答案光学

国中学生物理竞赛实验指导书思考题参考答案光学实验二十八测定玻璃的折射率【思考题参考答案】1．视深法和光路法测量时，玻璃砖两个界面的平行度对测量结果有什么影响？为什么？答：玻璃砖两个界面的平行度对光路法测量结果没有影响。

这是因为如果两个界面不平行，能够看成三棱镜，出射线偏向厚度增加方向（相当于底部），只要用光路法找到入射线、出射线和两个界面，都能确定对应的入射角和折射角，从而按折射定律计算折射率。

对视深法测量结果是否影响，请自己根据测量原理思考。

2．视深法和光路法测量时，玻璃砖厚些还是薄些好？为什么？答：厚些好。

在视深法中，玻璃砖越厚h越大，这样由于像的位置不准引起的相对误差越小。

在光路法中，玻璃砖越厚，由于ABCD位置定的不准，引起入射角和折射角的误差越小，折射率的相对测量误差越小。

3．光路法测量时，为什么入射角不能过大或过小？答：折射率决定于两个角度的正弦比，入射角太小时，角度误差引起正弦函数的误差变大，入射角和折射角测量误差对测量结果的误差影响变大。

入射角太大时，折射角也变大，折射能量太小，同时由于色散严重，出射光束径迹不清晰（或在利用大头针显示光路时，大头针虚像模糊）折射角不易定准。

4．光路法测量时，若所画直线ab 和cd 的间距大于玻璃砖的真实厚度，那么，折射率的测量值偏大还是偏小？为什么？答：折射率的测量值偏小。

如果所画直线ab 和cd 的间距大于玻璃砖的真实厚度，如图所示。

实际折射线如图中虚线，而作图的折射线为图中实线，测量的折射角大于实际折射角，折射率r i n sin sin ，测量折射率值偏小。

间距小于玻璃砖的真实厚度的问题，自己回答。

实验二十九测定薄透镜的焦距【思考题参考答案】1．作光学实验为何要调节共轴？共轴调节的基本步骤是什么？对多透镜系统如何处理？答：光学实验中经常要用一个或多个透镜成像。

由于透镜在傍轴光线（即近轴光线）下成像质量好，基本无像差，能够减小测量误差，必须使各个透镜的主光轴重合(即共轴)。

光学思考题集

oS1、两个小孔放在纳光灯附近，如图所示，在屏上能否看到干涉条纹？为什么？如果激光器取代纳光灯，屏上是否有干涉条纹？为什么？2、在杨氏双缝干涉实验中，如果做以下改变，屏幕上条纹将如何变化，说明理由。

（1）使两缝间距变小；（2）其他条件不变，仅使屏幕到缝之间的距离变小；（3）将整个实验装置放在水中；（4）S不在S1和S2的中线上，比如S向上移动；（5）如图所示，把双缝中的一条遮住，并在两缝的中线上放一块背面涂黑的玻璃片。

3、介质薄膜干涉为什么一般要求很薄？4、从一点光源发出的两束光，在不同的介质中走过相同的几何路程，他们的光程是否相同？为什么在讨论光的干涉时要引入光程的概念？它的物理意义是什么？5、有人说，只有相干光才能产生叠加，非相干光不会叠加，你认为对么？为什么？6、要产生干涉，并且观察到清晰的图样，你认为除了三个相干条件外，还应该有哪些补充条件？7、如图所示，若（1）劈尖的上玻璃板向上平移（图a）；（2）上玻璃片向右平移（图b）；（3）劈尖的劈角增加（图C），条纹将如何变化？8、如图牛顿环装置，平板玻璃由两部分组成，（冕玻璃的折射率为50.11=n ，重火石玻璃的折射率为75.12=n ），透镜由冕玻璃制成，透镜和玻璃之间充入二硫化碳（2CS 62.13=n ），此装置产生的干涉花样如何？9、如图，两束相干平行光夹角为α，在垂直于角平分线的方向上放一屏幕，试证明当α很小时，屏幕上干涉条纹的间距为。

10、两列相干光波的振幅比为时，则在该三种情况下条纹的反衬度为多少？11、波长为λ的单色光波垂直照射在折射率为n 的劈尖上，该劈尖置于空气中，其下表面呈水平状态，劈尖厚度为bx h h +=0（设水平坐标轴为轴），b h ,0为常数，条纹间距是多少？12、在夫琅和费单缝衍射装置中，若发生以下变动，衍射图样将发生以下那种变化？（1）增大缝后透镜的焦距；（2）在上下、左右方向上移动透镜的位置；（3）将衍射屏向透镜移动；（4）将衍射屏平行于透镜方向移动；（5）将衍射屏垂直于缝的方向移动。

光学实验思考题

光学实验思考题一、薄透镜焦距的测定⒈远方物体经透镜成像的像距为什么可视为焦距？答：根据高斯公式v fu f'+＝1，有其空气中的表达式为'111f v u =+-，对于远方的物体有u ＝－∞，代入上式得f ´＝v ，即像距为焦距。

⒉如何把几个光学元件调至等高共轴？粗调和细调应怎样进行？答：对于几个放在光具座上的光学元件，一般先粗调后细调将它们调至共轴等高。

⑴ 粗调将光学元件依次放在光具座上，使它们靠拢，用眼睛观察各光学元件是否共轴等高。

可分别调整：1) 等高。

升降各光学元件支架，使各光学元件中心在同一高度。

2) 共轴。

调整各光学元件支架底座的位移调节螺丝，使支架位于光具座中心轴线上，再调各光学元件表面与光具座轴线垂直。

⑵细调（根据光学规律调整）利用二次成像法调节。

使屏与物之间的距离大于４倍焦距，且二者的位置固定。

移动透镜，使屏上先后出现清晰的大、小像，调节透镜或物，使透镜在屏上成的大、小像在同一条直线上，并且其中心重合。

⒊能用什么方法辨别出透镜的正负？答：方法一：手持透镜观察一近处物体，放大者为凸透镜，缩小者为凹透镜。

方法二：将透镜放入光具座上，对箭物能成像于屏上者为凸透镜，不能成像于屏上者为凹透镜。

⒋测凹透镜焦距的实验成像条件是什么？两种测量方法的要领是什么？答：一是要光线近轴，这可通过在透镜前加一光阑档去边缘光线和调节共轴等高来实现；二是由于凹透镜为虚焦点，要测其焦距，必须借助凸透镜作为辅助透镜来实现。

物距像距法测凹透镜的要领是固定箭物，先放凸透镜于光路中，移动辅助凸透镜与光屏，使箭物在光屏上成缩小的像（不应太小）后固定凸透镜，记下像的坐标位置（P ）；再放凹透镜于光路中，并移动光屏和凹透镜，成像后固定凹透镜（O 2），并记下像的坐标位置（P ´）；此时O 2P ＝u ，O 2P ´＝v 。

用自准法测凹透镜焦距的要领是固定箭物，取凸透镜与箭物间距略小于两倍凸透镜的焦距后固定凸透镜（O 1），记下像的坐标位置（P ）；再放凹透镜和平面镜于O 1P 之间，移动凹透镜，看到箭物平面上成清晰倒立实像时，记下凹透镜的坐标位置（O 2），则有f 2 ＝O 2P 。

光学实验思考题答案

30
40
50
伏安特性曲线照度与光电
流曲线
(3)零电压下的光电流及截止电压与照度的关系
20.0
1.96
30.0 1.06 0.65
35.0 0.85 0.66
40.0 0.64 0.62
50.0 0.61 0.64
60.0 0.58 0.65
70.0 0.55 0.63
答：临界截止
u/v
s0.64
25.0 1.85 0.63
2．在杨氏实验装置中,光源波长为640nm,两狭缝间距为0.4mm,光屏离狭缝的距离为50cm.试求：(1)光屏上第1亮条纹和中央亮条纹之间的距离；（2）若p点离中央亮条纹为0.1mm，问两束光在p点的相位差是多少？（3）求p点的光强度和中央点的强度之比.
?y?
解：（1）由公式
r0
?d
?y?
得
r050??6.4?10?5?8.0?10?2cmd =0.4
③为了使十字丝对准光谱线，可以使用望远镜微调螺钉12来对准。
④测量时，可将望远镜置最右端，从-l级到+1级依次测量，以免漏测数据。
数据处理
左1级右1级
(k=-1) (k=+1)
(2)计算出紫色谱线波长的不确定度
2
?
其中
? ? +
(a b)sin ?
u ? ? = a + ?
cos15 60 180 092
（2）由课本第20页图1-2的几何关系可知
r2?r1?dsin??dtan??d
y0.01
?0.04?0.8?10?5cmr050
???
2?
?
(r2?r1)?
2???5?0.8?10?

附录2：实验思考题解答

附录2：光信息处理实验思考题解答实验一自组显微镜（1）为什么不能用单个放大镜将微小物体的尺寸放大？答：由于物体非常之小，若用高放大倍数的镜子，则视场更小，就无法找到它。

故必需先用一个短焦距的物镜将其放大为一倒立实像后，再用目镜放大成为一倒立虚像。

（2）为什么显微镜的物镜对像差得要求较高？答：进入显微物镜的光线对近轴光线的假设，偏离最多。

所以像差相对较大，必需严格修正。

否则像差就会被目镜进一步放大。

（3）为什么显微镜的焦距要做得较短，相应的口径也做得较小？答：是为了具有较大的放大倍数见(1-4)，和较高的分辨率，见(1-5)式。

实验二自组望远镜（1）望远镜为什么不能将物体的尺寸放大？答：因为物体远在物方焦点之外，故不可能形成线放大倍数。

（2）望远镜的物镜对像差的要求为什么没有显微镜高，也没有照相机高？答：由于进入望远物镜的光束基本上满足近轴光线的要求，故把物镜成像看作理想光学系统不算太过分。

故其像差就自然较小。

（3）为什么望远镜的焦距要做得较长，相应的口径也要做大？答：望远物镜焦距长才能有较大的放大倍数，见(2-1)式。

口径大才能有较高的分辨率。

实验三自组光栅单色仪（1）为什么实验时，要让光栅的整个面积都被入射光照满？答：只有这样得到的谱线较细，才能有较高的分辨率，另外也可以增加谱线的亮度。

（2）从光栅出来的单色光，是长波还是短波的偏转角大些？和棱镜单色仪作一比较。

答：从光栅方程 (3-2) 式看出，在光栅常数和光谱级数一定时，光的衍射出射角与光波长成正比，故波长越长则偏转角越大。

对棱镜来讲是正常色散，即波长与折射率成反比，即长波的折射率较小，按折射定理通过棱镜后的偏转角度应较小。

实验四全息光栅的拍摄（1）为什么拍摄时要做到两光束的光程相同？答：在两光束的光程基本相等时，自相关函数有最大值，这时有最大的条纹对比度，意味着衍射效率最大。

也意味着能照顾拍摄物体的最大尺寸。

（2）为什么在拍摄时，两光束的光强比要采用1:1--1:1.5之间？答：本来拍摄光栅可采用1:1以获得最大的条纹对比度，意味着有较高的衍射效率。

光学试验思考题集

光学实验思考题集一、薄透镜焦距的测定⒈远方物体经透镜成像的像距为什么可视为焦距？答：根据高斯公式v f u f '+＝1，有其空气中的表达式为'111fv u =+-，对于远方的物体有u ＝－∞，代入上式得f ´＝v ，即像距为焦距。

⒉如何把几个光学元件调至等高共轴？粗调和细调应怎样进行？答：对于几个放在光具座上的光学元件，一般先粗调后细调将它们调至共轴等高。

⑴ 粗调将光学元件依次放在光具座上，使它们靠拢，用眼睛观察各光学元件是否共轴等高。

可分别调整：1) 等高。

升降各光学元件支架，使各光学元件中心在同一高度。

2) 共轴。

调整各光学元件支架底座的位移调节螺丝，使支架位于光具座中心轴线上，再调各光学元件表面与光具座轴线垂直。

⑵细调（根据光学规律调整）利用二次成像法调节。

使屏与物之间的距离大于４倍焦距，且二者的位置固定。

移动透镜，使屏上先后出现清晰的大、小像，调节透镜或物，使透镜在屏上成的大、小像在同一条直线上，并且其中心重合。

⒊能用什么方法辨别出透镜的正负？答：方法一：手持透镜观察一近处物体，放大者为凸透镜，缩小者为凹透镜。

方法二：将透镜放入光具座上，对箭物能成像于屏上者为凸透镜，不能成像于屏上者为凹透镜。

用阿贝折射仪测液体的折射率

用阿贝折射仪测液体的折射率折射率是透明材料的一个重要光学常数.测定透明材料折射率的方法很多,全反射法是其中之一。

全反射法具有测量方便快捷，对环境要求不高，不需要单色光源等特点.然而，因全反射法属于比较测量，故其测量准确度不高（大约Δn=3×104）,被测材料的折射率的大小受到限制（约为1.3～1.7)，且对固体材料还需制成试件。

尽管如此，在一些精度要求不高的测量中，全反射法仍被广泛使用。

阿贝折射仪就是根据全反射原理制成的一种专门用于测量透明或半透明液体和固体折射率及色散率的仪器，它还可用来测量液体的折射率。

它是石油化工、光学仪器、食品工业等有关工厂、科研机构及学校的常用仪器.一、实验目的1．加深对全反射原理的理解，掌握应用方法。

2．通过对水、和酒精折射率的测量，学会使用阿贝折射仪。

三、实验原理由全反射定律可知，当光线从光密媒质进入光疏媒质时，若入射角为某个特定角，其折射角可达90o，此入射角称为全反射临界角.反之，当光线以90o入射角自光疏媒质进入光密媒质时，其折射角即为全反射临界角.1. 测量望远镜2。

消色散手柄 3. 恒温水出口4。

温度计5。

测量棱镜 6. 铰链7。

辅助棱镜8。

加热槽9. 反射镜10。

读数望远镜11。

转轴12. 刻度盘罩13. 锁钮14. 底座提供测定折光率的样品,应以分析样品的标准来要求，被测液体的沸点范围要窄.其具体操作如下所述。

1.将折光仪与恒温水浴连接，调节所需要的温度，同时检查保温套的温度计是否精确.一切就绪后，打开直角棱镜,用丝绢或擦镜纸沾少量乙醇、乙醚或丙酮轻轻擦洗上下镜面，不可来回擦，只可单向擦。

待晾干后方可使用。

（由于对测量的要求不高此步省略)2. 阿贝折光仪的量程为1.3000～1。

7000，精密度为±0.0001，温度应控制在±0.1℃的范围内.恒温达到所需要的温度后，将待测样品的液体2~3滴均匀地置于磨砂面棱镜上，滴加样品时应注意切勿使滴管尖端直接接触镜面，以防造成刻痕.关紧棱镜，调好反光镜使光线射入。