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1、光学实验课件第1页，共43页，编辑于2022年，星期四光学实验目录薄透镜焦距的测定分光仪的调整及折射率的测定 等厚干涉现象的研究用透射光栅测光波波长及角色散率迈克尔逊干涉仪的调整及使用第2页，共43页，编辑于2022年，星期四薄透镜焦距的测定实验目的实验仪器实验原理实验内容思考题第3页，共43页，编辑于2022年，星期四实验内容共轭法测量凸透镜焦距 自准直法测量凸透镜焦距 用物距与像距法测量凹透镜焦距 第4页，共43页，编辑于2022年，星期四思考题思考题 为什么要调节光学系统共轴？调节共轴有那些要求？怎样调节？为什么实验中常用白屏作为成像的光屏？可否用黑屏、透明平玻璃、毛玻璃，为什么？为什么
2、实物经会聚透镜两次成像时，必须使物体与像屏之间的距离大于透镜焦距的4倍？实验中如果选择不当，对的测量有何影响？在薄透镜成像的高斯公式中，在具体应用时其正、负号如何规定？第5页，共43页，编辑于2022年，星期四共轭法测量凸透镜焦距共轭法测量凸透镜焦距第6页，共43页，编辑于2022年，星期四自准直法测凸透镜焦距自准直法测凸透镜焦距第7页，共43页，编辑于2022年，星期四实验仪器（光具座）第8页，共43页，编辑于2022年，星期四实验目的学会调节光学系统使之共轴。掌握测量会聚薄透镜和发散透镜焦距的方法。验证透镜成像公式，并从感性上了解透镜成像公式的近似性。第9页，共43页，编辑于2022年，星
3、期四用物距与像距法测凹透镜焦距 第10页，共43页，编辑于2022年，星期四分光仪调整及棱镜折射率测定分光仪调整及棱镜折射率测定 实验目的实验目的实验仪器实验仪器 实验原理实验原理 实验内容实验内容 思考题思考题 第11页，共43页，编辑于2022年，星期四反射法测三棱镜顶角 R1R24第12页，共43页，编辑于2022年，星期四测量三棱镜的顶角 12第13页，共43页，编辑于2022年，星期四测定棱镜玻璃折射率 第14页，共43页，编辑于2022年，星期四FGY-01（JJY）型分光仪 第15页，共43页，编辑于2022年，星期四实验目的实验目的 了解分光仪的结构；掌握分光仪的调节和使用方法
4、。掌握测定棱镜顶角的方法。学会用最小偏向角测定棱镜的折射率。第16页，共43页，编辑于2022年，星期四思考题思考题 分光仪由哪几部分组成？各部分作用是什么？如何调整分光仪？分光仪底座为什么没有水平调节装置？调整分光仪时，若旋转载物平台，三棱镜的三面反射回来的绿色小十字像均对准分化板水平叉丝等高的位置，这时还有必要再采用二分之一逐次逼近法来调节吗？为什么？望远镜对准三棱镜面时，窗口读数是293度21分30秒，写出这时窗口的可能读数和望远镜对准面时，窗口的可能读数值。第17页，共43页，编辑于2022年，星期四等厚干涉现象的研究 实验目的实验目的 实验仪器实验仪器 实验原理实验原理实验内容实验内
5、容数据处理数据处理注意事项注意事项 思考题思考题第18页，共43页，编辑于2022年，星期四JXD B型读数显微镜 第19页，共43页，编辑于2022年，星期四牛顿环仪 第20页，共43页，编辑于2022年，星期四实验目的实验目的 观察牛顿环产生的等厚干涉条纹，加深对等厚干涉现象的认识。掌握测量平凸透镜曲率半径的方法。第21页，共43页，编辑于2022年，星期四实验原理实验原理 第22页，共43页，编辑于2022年，星期四实验内容实验内容 观察牛顿环测量牛顿环第21到第30暗环的直径 重复测量3次，记录每一暗环位置读数。第23页，共43页，编辑于2022年，星期四数据处理1因圆心无法确定，先测
6、出OLn，OL3，OL2，OL1之间的距离，再读出OL1，OL2 OLn，其中OL1-OL1为 k1 级的圆环直径D1。同理可得k2,k3,kn的圆环直径。采用多项逐差法处理.第24页，共43页，编辑于2022年，星期四数据处理2第25页，共43页，编辑于2022年，星期四注意事项使用读数显微镜时，为避免引进螺距差，移测时必须向同一方向旋转，中途不可倒退。调节H时，螺旋不可旋得过紧，以免接触压力过大引起透镜弹性形变。实验完毕应将牛顿环仪上的三个螺旋松开，以免牛顿环变形。第26页，共43页，编辑于2022年，星期四思考题牛顿环干涉条纹一定会成为圆环形状吗？其形成的干涉条纹定域在何处？从牛顿环仪透
7、射出到环底的光能形成干涉条纹吗？如果能形成干涉环，则与反射光形成的条纹有何不同？实验中为什么要测牛顿环直径，而不测其半径？实验中为什么要测量多组数据且采用多项逐差法处理数据？实验中如果用凹透镜代替凸透镜，所得数据有何异同？第27页，共43页，编辑于2022年，星期四用光栅测光波波长及角色散率用光栅测光波波长及角色散率 实验目的实验仪器：分光仪，平面透镜光栅，汞灯实验原理实验内容数据处理思考题第28页，共43页，编辑于2022年，星期四实验目的加深对光的干涉及衍射和光栅分光作用基本原理的理解。学会用透射光栅测定光波的波长及光栅常数和角色散率。学会利用透射光栅演示复色光谱。第29页，共43页，编辑
8、于2022年，星期四实验原理第30页，共43页，编辑于2022年，星期四实验内容实验内容 按实验三，调好分光仪。光栅位置的调节及光谱观察 测定衍射角 第31页，共43页，编辑于2022年，星期四数据处理数据处理 以汞灯绿谱线的波长（=546.1纳米）为已知，将步骤3中所测绿谱线的衍射角代入（571）式，并取，求出光栅常数，然后由其它谱线衍射角和求得的光栅常数算出相应的波长。与公认值比较，计算其测量误差。将汞灯各谱线的衍射角代入（572）式中，计算出光栅相应于各谱线的第一级角色散率。第32页，共43页，编辑于2022年，星期四思考题本实验对分光仪的调整有何特殊要求？如何调节才能满足测量要求？分析
9、光栅和棱镜分光的主要区别。如果光波波长都是未知的，能否用光栅测其波长？第33页，共43页，编辑于2022年，星期四迈克尔逊干涉仪的调整及使用迈克尔逊干涉仪的调整及使用 实验目的实验目的实验仪器：实验仪器：迈克尔逊干涉仪（迈克尔逊干涉仪（WSM-100），），激激光器，钠光灯，毛玻璃屏，扩束镜。光器，钠光灯，毛玻璃屏，扩束镜。实验原理实验原理实验内容实验内容注意事项注意事项思考题思考题第34页，共43页，编辑于2022年，星期四实验目的了解迈克尔逊干涉仪的结构和干涉花样的形成原理。学会迈克尔逊干涉仪的调整和使用方法。观察等倾干涉条纹，测量He-Ne激光的波长。观察等厚干涉条纹，测量钠光的双线波长
10、差。第35页，共43页，编辑于2022年，星期四测量激光的波长（）迈克尔逊干涉仪的手轮操作和读数练习（）经上述调节后，读出动镜M1所在的相对位置，此为“0”位置，然后沿同一方向转动微调手轮，仔细观察屏上的干涉条纹“涌出”或“陷入”的个数。每隔100个条纹，记录一次动镜M1的位置。共记500条条纹，读6个位置的读数，填入自拟的表格中。（）由（5125）计算出激光的波长。取其平均值与公认值（632.8纳米）比较，并计算其相对误差。第36页，共43页，编辑于2022年，星期四测量钠光双线波长差（）以钠光为光源，使之照射到毛玻璃屏上，形成均匀的扩束光源。在毛玻璃屏与分光镜P1之间放一叉线（或指针）。在
11、E处沿EP1M1的方向进行观察。（）把圆形干涉条纹调好后，缓慢移动M1镜，使视场中心的可见度最小，记下镜M1的位置d1再沿原来方向移动M1镜，直到可见度最小，记下M1镜的位置d2。（）按上述步骤重复三次，求得d。第37页，共43页，编辑于2022年，星期四迈克尔逊干涉仪的结构 第38页，共43页，编辑于2022年，星期四迈克尔逊干涉仪的调整 第39页，共43页，编辑于2022年，星期四用迈克尔逊干涉仪测激光波长原理第40页，共43页，编辑于2022年，星期四用迈克尔逊干涉仪测量钠光的双线波长差 第41页，共43页，编辑于2022年，星期四注意事项在调节和测量过程中，一定要非常细心和耐心，转动手轮时要缓慢、均匀。为了防止引进螺距差，每项测量时必须沿同一方向转动手轮，途中不能倒退。在用激光器测波长时，M1镜的位置应保持在3060毫米范围内。为了测量读数准确，使用干涉仪前必须对读数系统进行校正。第42页，共43页，编辑于2022年，星期四思考题思考题 简述本实验所用干涉仪的读数方法。分析扩束激光和钠光产生的圆形干涉条纹的差别。怎样利用干涉条纹的“涌出”和“陷入”来测定光波的波长？节钠光的干涉条纹时，如果确使双影重合，但条纹并不出现，试分析可能产生的 原因。第43页，共43页，编辑于2022年，星期四