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。

2、采集数据前，将光传感器移动衍射光斑的一侧，使传感器采集狭缝到需要扫描的起点。

3、在计算机上启动传感器，然后慢慢允许推动旋转运动传感器扫描衍射斑点，完成扫描后点

击停止传感器。若果光强过低或者过高，改变光传感器（1×，10×，100×）。 4、使用

式（1）确定狭缝宽度：

(a)测量中央主级大到每一侧上的第一个极小值之间的距离s。 (b)激光波长使用

激光器上的参数。

(c)测量单缝光栅到光传感器的前部之间的距离l。

(d)利用以上数据计算至少两个不同的最小值和平均的答案。分析计算结果与标准缝宽之

间的误差以及主要来源。 b、双峰衍射

1、将单缝光栅转为多缝光栅。选择狭缝间距为0.25mm(d)和狭缝官渡0.04mm(a)的多缝。

2、采集数据前，将光传感器移动衍射光板的一侧，是传感器采集狭缝到需要扫描的起点。

3、

在计算机上启动传感器，然后慢慢允许推动旋转运动传感器扫描衍射斑点。完成扫描后点击

停止传感器。如光强过低或者过高，改变光传感器（1×，10×，100×）。 4、利用datastudio

软件来测量主极大到一侧第一、二、三次极大的距离，并测量整个包络宽度。

5、测量最大的中心之间的距离和第二次和第三次的最大侧。测量距离从中央最高最低衍

射（干扰）模式。

6、使用式（2）确定缝间距：

(a) 测量中央主级大到每一侧上的第n个极大值之间的距离hn（n=1,2,3）。 (b)

测量单缝光栅到光传感器的前部之间的距离l。

(c)确定”d”值，使用第一，第二和第三的最大值，求”d”平均值。分析实验值与标准

缝间距的误差。

7、确定狭缝宽度，使用式（1）根据主级包络到第一级包络的距离，计算双缝缝宽，并

与标准值对比。

8、选择两组其他双缝，重复上述步骤。

五、实验数据与处理单缝衍射：

sl=0.0042m； sr=0.0040m； l=101.50cm; 仅当λ=650nm;

由式（1）算得ar=1.649×10m；al=1.572×10m；a=1.611×10m 计算误差δ

r=(1.649-1.600)/1.600=3.06% δl=(1.600-1.572)/1.600=1.75% -4

-4

-4

δ=(1.611-1.600)/1.600=0.69% 实验误差主要来源于：图像的取值读数的误差，移动传感器速度的不稳定的影响，以及

系统篇二：光学基础实验报告

光学基础实验报告

实验1：自组望远镜和显微镜

一、实验目的

1.了解透镜成像规律，掌握望远镜系统的成像原理。

2.根据几何光学原理、透镜成像规律和试验参数要求，设计望远镜的光路，提出光学元

件的选用方案，并通过光路调整，达到望远镜的实验要求，从而掌握望远镜技术。

二、实验原理

1.望远镜的结构和成像原理

望远镜由物镜l1和目镜l2组成。目镜将无穷远物体发出光会聚于像方焦平面成一倒立

实像，实像同时位于目镜的物方焦平面内侧，经过目镜放大实像。通过调节物镜和目镜相对

位置，使中间实像落在目镜目镜物方焦面上。另在目镜物焦方面附有叉丝或标尺分化格。物

像位置要求：首先调节目镜至能清晰看到叉丝，后调整目镜筒与物镜间距离即对被观察物调

焦。

望远镜成像

视角放大率要求：定义视角放大率m为眼睛通过仪器观察物像对人眼张角ω’的

tan?

正切与眼睛直接观察物体时物体对眼睛的张角ω的正切之比m=tan?。要求

m>1。

2.望远镜主要有两种情况：一种是具有正光焦度目镜，即目镜l2是会聚透镜的系统，称

为开普勒望远镜；另一种是具有负光焦度目镜，即目镜l2是发散透

镜的系统，称为伽利略望远镜。