工程光学实验I期末复习重点

工程光学实验I复习提纲

考试形式：闭卷考试时间: 120 分钟

题型大致分布：填空24分简答20分综合56分

要求：必须在答题纸上作答，否则无效；

作图题必须使用铅笔直尺作图，否则零分。

椭偏仪：

1．椭圆偏振测量（椭偏术）是研究光在两媒质界面发生的现象及介质特性的一种光学方法，其原理是利用偏振光在界面反射或透射时发生的偏振态的改变。

2．椭偏仪实验中检偏器读数头位置的调整与固定时，使激光束按布儒斯特角(约57) 入射到黑色反光镜表面并反射入望远镜到达半反目镜上成为一个圆点。

3．椭偏仪实验中，圆偏振光的获得使入射光的振动平面和四分之一波片的光轴成45度角。

4．椭偏仪实验中，将被测样品，放在载物台的中央，旋转载物台使望远镜和平行光管夹角为 45度。

5．测量薄膜厚度和折射率实验中，椭偏参数为Ψ和Δ。（写字母），

6．椭偏术。

椭偏术是研究光在两媒质界面发生的现象及介质特性的一种光学方法。7．下图为椭偏仪结构，请写出1-10仪器名称。

1 半导体激光器 2平行光管 3起偏器读数头（与6可换用）

4 1/4波片读数头 5氧化锆标准样 6检偏器读数头 7望远镜筒

8 半反目镜 9光电探头 10信号线 11分光计

12 数字式检流计

平行光管：

1．凸透镜的鉴别率角值表达式。

"

206256

'

2

f

a

=

θ

2．根据衍射理论和瑞利准则，仪器的最小分辨角。

D

λθ22

.1

=

3．平行光管有4种分划板。

4．简述什么是光学系统的鉴别率。

答：光学系统能够把这种靠得很近的两个衍射花样分辨出来的能力，称为光学系统的鉴别率。

5．画出平行光管测量凸透镜焦距的原理图，并写出焦距表达式。

答：

分）

'

'

y

y

f⋅

式中f为被测透镜焦距，'f为平行光管焦距实测值，'y为玻罗板上所选用线距实测值（'

'

'Y

B

A=），y为测微目镜上玻罗板低频线的距离（Y

AB=，即测量

测微目镜

焦距

被测凸透镜

焦距

平行光管物镜

玻罗板 .4

)

(

.3

)'

(

.2

.1f

f

A

B

f

α

'α

'f

B

2

3

4α

值）。（4分）

牛顿环：

1．牛顿环仪的组成。

牛顿环仪是由曲率半径为R的待测平凸透镜L和玻

璃平板P叠装在金属框架F中构成。框架边上有三

个螺钉H，用来调节L和P之间的接触，以改变干

涉条纹的形状和位置。调节H时，螺钉不可旋得过紧，以免接触压力过大引起玻璃透镜迸裂、破损

2．用牛顿环测量透镜焦距的曲率半径的基本实验仪器有哪些。

测量显微镜钠光光源牛顿环仪牛顿环和劈尖装置

3.在牛顿环干涉测量透镜曲率半径的实验中，为什么测量的过程中显微镜的刻度鼓轮只能单方向移动？

答：首先是为了避免测量显微镜的螺旋空程引入的误差，所以在整个测量过程中，

鼓轮都只能朝一个方向移动，另外是在读数过程中，为了避免数错还数，从而影响测量结果，带来不必要的误差。

4．请画出牛顿环仪的结构示意图，并简述牛顿环是如何形成的。

答：（1）牛顿环仪结构示意图：（4分）

（2）牛顿环仪是由待测曲率半径R很大的平凸透镜和平面玻璃板叠合构成的，

除接触点以外，两玻璃之间就形成空气间隙，离接触点等距离的地方，厚度相同，即等厚度的空气间隙的轨迹是以接触点为中心的圆。若以波长为 的单色光垂直射到这装置上，则空气间隙的上下表面反射的光将互相干涉，在空气间隙表面附近产生等厚干涉条纹，这是以接触点为中心的一组明暗相间的同心圆，这些圆环称为牛顿环。（6分）

5．请描述牛顿环具有哪些特点。

答：（1）牛顿环是一种分振幅、等厚干涉；（2分）

（2）牛顿环是以玻璃接触点为圆心的一系列明暗相间的同心圆环；（2分）（3）牛顿环级次中心低、边缘高；（2分）

（4）牛顿环间隔中心疏、边缘密；（2分）

（5）牛顿环同级干涉，波长越短,条纹越靠近中心。（2分）

薄透镜：

1．在测透镜焦距的实验中，当物距大于2倍焦距时，物的成像特点是倒立缩小的实像，当物距小于1倍焦距时，物的成像特点是正立放大的虚像。

2.什么是二次成像？

答：当物AB与像屏的间距大于4倍的焦距时，透镜在物像间移动，可以在屏上成两次像，分别为倒立放大的实像和倒立缩小的虚像，这就是二次成像。3．画出物距像距法及二次成像法测量凸透镜焦距的光路图，并分别叙述其测量透镜焦距的实验原理。

答：（1）物距像距法的光路图如下图所示：

（2分）

在近轴光束条件下，薄透镜的成像公式为

111''S S f -=（1分） 式中S ’及S 分别为像距，物距，f ’为像方焦距。由实验分别测出物距S 及像距S ’，则透镜焦距'''SS f S S =-。（2分）

（2）二次成像法的光路图如下图所示：

（3分）

当物与像屏的间距L 大于4 f ’时，透镜在L 间移动，可在屏上两次成像，一次形成放大的像，另一次生成缩小的像。则

22

'4L d f L -=，式中L 为物与像屏的间距，d 为透镜移动的距离。（4分）

4．画出物距像距法测透镜焦距的光路图，并给出测量透镜焦距的公式以及说明式中各个参量的物理含义。

答：物距像距法：在近轴光线条件下，有薄透镜成像规律

f u 111=+υ

式中u 为物距，υ为像距，f 为透镜的焦距。u 、υ和f 均从透镜光心O 点算起。物距u 恒取正值，像距u 的正负由像的虚实来决定。当像为实像时，υ的值为正：虚像时，υ的值为负。（4分）

实验原理光路图：