工程光学实验教材共18页文档

实验一自组望远镜 (测量实验)

一、实验目的

了解望远镜的基本原理和结构，并掌握其调节、使用和测量它的放大率的方法。

二、实验原理

最简单的望远镜是由一片长焦距的凸透镜作为物镜，用一短焦距的凸透镜作为目镜组合而成。远处的物经过物镜在其后焦面附近成一缩小的倒立实像，物镜的像方焦平面与目镜的物方焦平面重合。而目镜起一放大镜的作用，把这个倒立的实像再放大成一个正立的像，如图五所示。

三、实验仪器

1、带有毛玻璃的白炽灯光源S

2、毫米尺F L=7mm

3、二维调整架： SZ-07

4、物镜Lo： f

=225mm

o

5、二维调整架： SZ-07

6、测微目镜Le：（去掉其物镜头的读数显微镜）

7、读数显微镜架 : SZ-38

8、滑座： TH70

9、滑座： TH70Y

10、滑座： TH70Y

11、滑座： TH70

12、白屏： SZ-13

四、仪器实物图及原理图

图四

五、实验步骤

1、把全部器件按图四的顺序摆放在导轨上，毫米尺竖直放置，靠拢后目测调至共

轴，把标尺放在毫米尺一侧。

2、把F和Le的间距调至最大，沿导轨前后移动Lo，使一只眼睛通过Le看到清晰

的完整毫米尺上的刻线。

3、再用另一只眼睛看标尺，读出测微目镜看到的像在标尺上的尺寸。

六、数据处理

毫米尺尺寸AB；像在标尺上的尺寸A＂B＂

望远镜放大倍率M= A＂B＂/AB

七、实验结果：

1、数据：毫米尺尺寸AB=2mm;像在标尺上的尺寸A＇＇B＇＇＝101cm

所以，望远镜放大倍率M=A＇＇B＇＇／AB=10/2=5倍

2、观察到的现象：

八、遇到的问题及心得体会：

1、开始实验时，由于各个仪器的间距摆放不合理，导致得不到想要的实验结果，最后看了实验册，重新摆放仪器；

2、移动透镜的速度过快，使得我们看不到实验现象，也就没法组成望远镜，最后经过老师的指导，我们缓慢移动透镜；

3、由于不知道会看到什么样的实验现象，以至于我们看到了微小的现象，以为不是我们想要的实验结果，再次导致没有做出来；

4、最终在老师的一再指导下，我们终于自组成功望远镜，且通过观察我们得到规

律：

凸透镜成像规律：物距大于二倍焦距时成缩小实像。

实验二自组显微镜 (测量实验)

一、实验目的

了解显微镜的基本原理和结构，并掌握其调节、使用和测量它的放大率的一种方法。

二、实验原理

物镜L

o 的焦距f

o

很短，将F1放在它前面距离略大于f

o

的位置，F1经L

o

后成一放

大实像F’

1，然后再用目镜L

e

作为放大镜观察这个中间像F’

1

，F’

1

应成像在L

e

的第一焦

点F

e 之内，经过目镜后在明视距离处成一放大的虚像F’’

1

。

三、实验仪器

1、带有毛玻璃的白炽灯光源S

2、1/10mm分划板F1

3、二维调整架： SZ-07

4、物镜Lo： f

o

=15mm

5、二维调整架： SZ-07

6、测微目镜Le（去掉其物镜头的读数显微镜）

7、读数显微镜架 : SZ-38

8、三维底座： SZ-01

9、一维底座： SZ-03

10、一维底座： SZ-03 11、通用底座： SZ-04 四、仪器实物图及原理图

图四（1） 图四（2）

五、实验步骤

1、把全部器件按图四的顺序摆放在平台上，靠拢后目测调至共轴。

2、把透镜Lo 、Le 的间距固定为180mm 。

3、沿标尺导轨前后移动F1（F1紧挨毛玻璃装置，使F1置于略大于f o 的位置），直

至在显微镜系统中看清分划板F1的刻线。

六、数据处理

显微镜的计算放大率：(250)/()o e M f f =⨯∆⨯

其中：E O F F -=∆，见图示。

本实验中的fe=250/20(计算方法可参考光学书籍)

七、实验结果

1、数据：(250)/()o e M f f =⨯∆⨯ =|250*（-25）|/(15*250/20)=3.33

2、观察到的现象：

八、遇到的问题及心得体会

1、自组显微镜时，由于各个仪器的间距摆放不合理，导致得不到想要的实验结果，最后看了实验册，重新摆放仪器；

2、移动透镜的速度过快，使得我们看不到实验现象，也就没法组成显微镜，最后经过老师的指导，我们缓慢移动透镜；

3、由于不知道会看到什么样的实验现象，以至于我们看到了微小的现象，以为不

是我们想要的实验结果，再次导致没有做出来；

4、最终在老师的一再指导下，我们终于自组成功显微镜，且通过观察我们得到规

律：

凸透镜成像规律：物体在一倍焦距以内，成放大正立的虚像；在一倍焦距以外二倍焦距以内成倒立放大放大的实像。

实验三偏振光分析 (测量实验)

一、实验目的

观察光的偏振现象，分析偏振光，起偏，定光轴

二、实验原理

（一）偏振光的基本概念

光是电磁波，它的电矢量E和磁矢量H相互垂直，且均垂直于光的传播方向c，通常用电矢量E代表代表光的振动方向，并将电矢量E和光的传播方向c所构成的平面称为光振动面。在传播过程中，电矢量的振动方向始终在某一确定方向的光称为平面偏振光或线偏振光，如附图1（a）。光源发射的光是由大量原子或分子辐射构成的。由于大量原子或分子的热运动和辐射的随机性，它们所发射的光的振动面，出现在各个方面的几率是相同的。故这种光源发射的光对外不显现偏振的性质，称为自然光附图1（b）。在发光过程中，有些光的振动面在某个特定方向上出现的几率大于其他方向，即在较长时间内电矢量在某一方向上较强，这种光称为部分偏振光，如图附图1（c）所示，还有一些光，其振动面的取向和电矢量的大小随时间作有规律的变化，而电矢量末端在垂直于传播方向的平面上的轨迹呈椭圆或圆。这种光称为椭圆偏振光或圆偏振光。

附图1（a）附图1（b）附图1（c）（二）获得偏振光的常用方法

将非偏振光变成偏振光的过程称为起偏，起偏的装置称为起偏器。常用的起偏装置主要有：

1、反射起偏器（或透射起偏器）