横向剪切干涉实验报告

横向剪切干涉实验

5-姓名:陈正学号:PB05210465 系别:6系实验目的:

利用一个焦距为190毫米的单薄透镜的剪切干涉条纹的分布求出该透镜的轴向离焦量及初级球差比例系数。

实验原理:

实验原理见预习报告!

实验器材:

本实验需要如下器材:

HeNe激光、反射镜、小焦距透镜、薄透镜（190mm）、平行玻璃扳、白屏、带变焦镜头的CCD、处理软件.

实验内容:

1,首先按照实验原理图连接好实验器材,在插入透镜之前放好剪切用的平行平板和白屏,使二者保持平行,激光束穿过平行板中心,此时白屏上应出现两个光点,记录亮光点的距离即为剪切量,本实验的剪切量为2.5mm.

2,在光路中插入扩束镜和准直镜,用白屏一步一步调整光路,使光路中仪器都处于同轴状态.

3,调整扩束镜于准直镜之间的距离,将符合实验原理中的符合物点A于准直镜的前焦点基本重合的位置处停下,并用AVercap采集程序记录下此时的图形,在按照实验要求分别在沿光轴方向使扩束镜沿准直镜移动3、5mm和背向准直镜移动3、2mm,并用AVercap采集程序分别记录下四个对应的图形.

4,启用“剪切干涉图应用程序”对实验对得到的图像进行处理.首先按照程序要求进行预处理,然后按照程序要求输入相关数据,点击”求解”,即可得到所需要的轴向离焦量()和初级球差比例系数(A)

5,将上步得到的轴向离焦量()和初级球差比例系数(A)于理论值进行比较.

数据处理:

1)与焦点重合时的图形如下:

2)从焦点往准直镜移动3mm时的图形如下:

3)从焦点往准直镜移动5mm时的图形如下:

4)从焦点背离准直镜移动2mm时的图形如下:

5)从焦点背离准直镜移动5mm时的图形如下:

由图可以清晰的观察到:

1, 在焦点处为一个图形上的界线点

2, 当扩束镜从焦点处靠近准直镜时图形呈现出来的是从中心想外凹,而党扩束镜从焦点处原理准直镜时图形呈现处来的则是从中心往外凸.

3, 当处于凹或凸时越靠近准直镜时干涉条纹越密,越远离准直镜时越松,这于理论也时相一致的.

通过上述步骤(4)对实验图形3和4的分析得到以下数据:

对图3有:

测量值为：

轴向离焦量()=5.8595

初级球差比例系数(A)=-258.684

理论值为；

轴向离焦量()=6

初级球差比例系数(A)=-250

所以得到实验偏差为：

=*100%=2.2%

对图4有:

测量值为：

轴向离焦量()=2.2643（单位？）

初级球差比例系数(A)=--263.278

理论值为；

轴向离焦量()=2

初级球差比例系数(A)=-250

所以得到实验偏差为：

=*100%=13.2%

由上面的误差可以看到实验中产生的误差还时相对较大,分析其产生的原因主要有以下几点:

1.实验时桌面的震动可能使光线发生偏转,对实验造成误差.

2.实验时说话,走动带来的空气流通对激光的传播也会带来很大误差.

3.在对图形进行预处理的时候采用的是一种不精确的用肉眼观察最上最下最左

最右点,这可能给实验带来很大误差.

4.实验时并没有按照每个仪器都测量光线是否穿过其光轴,使得各仪器不同轴,

这也可能带来误差

思考题::

1,要得到理想图形时,各元件必须严格同心,为什么?

答:

实验中要求,激光束要通过平行板中心,这样就要求准直镜与扩束镜必须都与平行平板同心.因为如果不同心,激光束通过透镜时将沿主轴方向发生偏转,这就与实验要求不符.