光学实验基础知识ppt课件

1、光学实验根底知识光学实验根底知识课程背景课程背景n光学：物理学经典学科，开展迅速。光学：物理学经典学科，开展迅速。n经典光学实际和实验方法：促进科技提高。经典光学实际和实验方法：促进科技提高。n新的研讨成果和实验技术：促进光学学科及其他新的研讨成果和实验技术：促进光学学科及其他科技领域开展，如天文、化学、生物、医学等。科技领域开展，如天文、化学、生物、医学等。n光学实验技术：察看根本光学景象，学习和掌握光学实验技术：察看根本光学景象，学习和掌握光学实验的根本知识和根本方法，培育根本的光光学实验的根本知识和根本方法，培育根本的光学实验技艺。学实验技艺。n光学实验：仪器精细，调理复杂，只需在了解仪

2、光学实验：仪器精细，调理复杂，只需在了解仪器构造性能根底上建立明晰的物理图像，才干选器构造性能根底上建立明晰的物理图像，才干选择有效而准确的调理方法，判别仪器能否处于正择有效而准确的调理方法，判别仪器能否处于正常的任务形状。常的任务形状。n实际联络实践：在光学实验过程中，仪器的调理实际联络实践：在光学实验过程中，仪器的调理和检验，实验景象的察看、分析等都离不开实际和检验，实验景象的察看、分析等都离不开实际的指点。的指点。一根本物理量的丈量方法一根本物理量的丈量方法根本物理量：透镜的焦距、基点、曲率半径，介质折根本物理量：透镜的焦距、基点、曲率半径，介质折射率、溶液浓度、光波波长、光栅常量等。射

3、率、溶液浓度、光波波长、光栅常量等。丈量方法：丈量方法：焦距丈量：物距像距法、二次成像法、自准直法、辅焦距丈量：物距像距法、二次成像法、自准直法、辅助透镜法助透镜法折射率丈量：最小偏向角法、掠入射法折射率丈量：最小偏向角法、掠入射法光波波长丈量：双棱镜干涉法、迈克尔逊干涉法、透光波波长丈量：双棱镜干涉法、迈克尔逊干涉法、透射光栅法射光栅法溶液浓度丈量：旋光法溶液浓度丈量：旋光法偏振光分析、单色仪定标偏振光分析、单色仪定标加深实际加深实际掌握方法掌握方法察看景象察看景象分析景象分析景象一、光学实验的主要内容一、光学实验的主要内容二常用光学仪器的运用二常用光学仪器的运用 光具座、分光计、测微目镜、

4、读数显微镜、光具座、分光计、测微目镜、读数显微镜、干涉仪等。干涉仪等。三学习分析光学实验中的根本光路三学习分析光学实验中的根本光路 自准直光路、分光光路、助视放大光路、恒自准直光路、分光光路、助视放大光路、恒偏向光路。偏向光路。四继续学习分析误差的方法和提高对实验数四继续学习分析误差的方法和提高对实验数据的处置才干据的处置才干 注重系统误差的消除注重系统误差的消除二、光学实验的特点二、光学实验的特点n与实际亲密结合与实际亲密结合n 频率极高的电磁波，频率极高的电磁波，1014数量级，光学景数量级，光学景象不直观，只能察看一定时间内的平均效果。靠象不直观，只能察看一定时间内的平均效果。靠实际的支

5、撑才干把握住实验景象。实际的支撑才干把握住实验景象。n仪器调理要求高仪器调理要求高n 仪器精细，必需严风格节，才干保证精度。迈仪器精细，必需严风格节，才干保证精度。迈克尔逊干涉仪精度可达克尔逊干涉仪精度可达10-4mm。n实验才干要求高实验才干要求高n实验技艺、实际根底、判别才干。实验技艺、实际根底、判别才干。三、本卷须知三、本卷须知n动作轻缓取放元件、调理仪器、走动n不要触及光学外表拿毛玻璃面、棱n取物品做到“有序顺着桌面摸，防止跌落n防止急躁心情n相互照应防止相互关扰四、根本光路四、根本光路一自准直光路一自准直光路 1.f OO O分划板透镜平面镜在物体本身的平面上产生物体的实像，所以称为

6、自准直光路。2.f OO分划板透镜平面镜Oyy3.f OO分划板透镜平面镜Oyy 2 2 物平面与反射镜平面相对位置影响实像的位置，例如：分光计的调理就是利用自准直光路实现光轴与主轴的垂直。运用：自准直目镜。阿贝目镜高斯目镜二三棱镜分光光路二三棱镜分光光路复色光棱镜 单色光 同一棱镜对不同波长的光具有不同的折射率。针对钠光波长589.3nm而言偏向角：出射光与入射光的夹角。最小偏向角：光路对称时，出射光与入射光的夹角。i1i1i2i2三光栅分光光路三光栅分光光路分光原理：光栅方程 dsin=k各级谱线分布于零级像两侧。零级像：k=0, =0的位置，一切波长的光重叠在一同。五、根本光学仪器的运用

7、五、根本光学仪器的运用一光具座一光具座双杆式和平直导轨双杆式和平直导轨式式长度为长度为1-2m，刻有，刻有毫米标尺。毫米标尺。滑块支架。滑块支架。 将各种光学元件透镜、面镜等等组合成特定的光学系统，运用这些光学系统成像时，要想获得优良的像，必需坚持光束的同心构造，即要求该光学系统符合或接近理想光学系统的条件，这样，物方空间的任一物点，经过该系统成像时，在像方空间必有独一的共轭像点存在，而且符合各种实际计算公式。为此，在光具座上调理光学系统，必需满足以下几点。 1.光具座程度 调理光具座底角的程度调理螺钉(借助程度尺)，使光具座程度。 2.共轴 调理光学系统中各光学元件的光轴,使之共轴。并让物体

8、发出的成像光束满足近轴光线的要求。3.等高 由于成像公式中的各段间隔,都是指光学系统光轴上的间隔,所以要从光具座轨道上的读数求出符合实践的间隔,必需做到光学系统的光轴和光具座道轨的基线平行简称等高。 调理光学系统各元件的共轴等高，是光学实验中的一项根本要求，必需很好掌握，普通的调理可分粗调和细调两步进展。1 粗调粗调 先把物、透镜、像屏等元件放置于光具座上，如图依次检查并调整物、透镜及屏的中心图中物体P 经透镜L 成像于P，使各元件的中心大致在与导轨平行的同一条直线上，并使物平面、像屏平面和透镜面相互平行且垂直于光具座导轨。2 细调细调二次成像法二次成像法 成小像时，成小像时，调理光屏位置，调

9、理光屏位置，使使P与屏中心与屏中心重合；重合； 成大像时，那成大像时，那么调理透镜的高么调理透镜的高低或左右，使低或左右，使P位于光屏中心。位于光屏中心。依次反复调理，依次反复调理，便可调好。便可调好。二分光计二分光计n精细测角仪：丈量棱镜角，偏向角n分光仪器：借助分光元件可察看光谱，丈量波长。1，狭缝安装2，狭缝安装锁紧螺丝3，准直管4，制动架5，载物台6，载物台调平螺丝7，载物台锁紧螺丝8，望远镜9，望远镜锁紧螺丝10，阿贝式自准直目镜11，目镜视度调理手轮12，望远镜光轴高低调理螺丝 13，望远镜光轴程度调理螺丝14，支臂15，望远镜微调螺丝16，望远镜止动螺丝17，转轴与度盘止动螺丝1

10、8，制动架19，底座 20，转座21，度盘 22，游标盘23，支柱 24，游标盘微调 螺丝25，游标盘止动螺丝26，准直管光轴程度调理螺丝27，准直管光轴高低调理螺丝28，狭缝宽度调理手轮2.分光计的调理分光计的调理丈量前应调理分光计，到达：望远镜聚焦到无穷远，望远镜的光轴对准仪器的中心转轴并与中心转轴垂直。待测光学元件的外表与中心转轴平行。 平行光管出射平行光，且光轴与望远镜的光轴共轴。1) 1) 目视粗调目视粗调 调理望远镜俯仰调理螺钉 平行光管俯仰调理螺钉望远镜支架平行光管程度调理螺钉望远镜程度调理螺钉 松开望远镜锁紧螺钉 松开游标盘锁紧螺钉锁紧载物台升降锁紧螺钉调理载物盘程度调理螺钉

11、挪动底座2) 用自准直法将望远镜调焦到无穷远 叉丝像分划板视场透光窗反射像旋转目镜调理鼓轮 伸缩目镜筒 载物盘程度、望远镜俯仰调理的特例 平面镜两侧面的反射像分别位于和时，只需调理望远镜的俯仰调理螺钉dd平面镜两侧面的反射像同时位于或时，只需调理载物盘的程度调理螺钉dd察看不到反射像的缘由n目镜中察看到的叉丝和透光窗中黑色十字的像模糊。转动目镜调理鼓轮n望远镜没有聚焦于无穷远。松开目镜筒锁紧螺钉，前后挪动目镜筒 n平面反射镜的镜面与望远镜的光轴不垂直。 俯视侧视转动载物台或望远镜调理望远镜俯仰或载物盘程度调理螺钉用光路图表示为n1，假设望远镜向下偏，由图：假设偏斜严重将得不到像n假设偏斜不严重

12、，由图像点P将会在物S的下方，景象为十字叉丝将向下偏2假设望远镜上偏：景象为：叉丝上偏棱镜下偏：景象为：叉丝下偏假设棱镜上偏：景象为：叉丝上偏3) 调理望远镜光轴与中心转轴垂直 放置平面镜 拨动游标盘 调理载物盘程度调理螺钉或望远镜俯仰调理螺钉 载物盘程度、望远镜俯仰的各半调理d调理望远镜俯仰调理螺钉 调理载物盘程度调理螺钉d/24) 调理平行光管n平行光管由狭缝和准直透镜组成。狭缝 锁紧螺钉俯仰调理螺钉松开狭缝锁紧螺钉前后挪动狭缝 转动狭缝调理平行光管俯仰调理螺钉 转动狭缝锁住狭缝锁紧螺钉 3.分光计的丈量原理分光计的丈量原理 (2-1+2-1)/2 平行光管2 2 望远镜平行光管1 1 望

13、远镜读数方法主刻度盘游标盘游标窗口233 13 偏心差n测三棱镜顶角平行光管出射的平行光射向三棱镜的两个光学外表，用望远镜分别接纳两外表的反射光，就可计算出两束光的夹角。由几何关系可以证明与三棱镜顶角A的关系为： = 2A A2-1+2-1/4 平行光管望远镜三光源三光源1.热辐射光源热辐射光源基于热辐射原理，白炽灯，灯丝加热到白炽形状而发光。基于热辐射原理，白炽灯，灯丝加热到白炽形状而发光。延续光谱，功率较低，碘钨灯，溴钨灯。延续光谱，功率较低，碘钨灯，溴钨灯。2.气体放电光源气体放电光源电流电流气体介质气体介质放电发光。放电发光。低压汞灯：小于低压汞灯：小于1个大气压任务，在可见光区产生个

14、大气压任务，在可见光区产生4条亮堂的条亮堂的特征曲线。任务电压特征曲线。任务电压20V，任务电流，任务电流1300mA.低压钠灯：金属蒸汽弧光放电。低压钠灯：金属蒸汽弧光放电。在可见光区发成两条极强黄色谱线：在可见光区发成两条极强黄色谱线：589.0nm,589.6nm.任务电压任务电压20V，任务电流，任务电流1.3A。3.激光光源激光光源受激辐射发光，极强的方向性，发散角小。受激辐射发光，极强的方向性，发散角小。极好的单色性和相关性，能量高度集中。极好的单色性和相关性，能量高度集中。He-Ne激光器：可见光区输出波长激光器：可见光区输出波长632.8nm，单色，单色红光。管端任务电压红光。

15、管端任务电压23kv,直流任务电流直流任务电流36mA。实验报告书写要求：实验报告书写要求：预习报告教师签字有效预习报告教师签字有效 1.实验内容及步骤实验内容及步骤 详述详述 2.待测数据列表待测数据列表 3.仪器操作方法及本卷须知。仪器操作方法及本卷须知。原始数据教师签字有效原始数据教师签字有效 填入待测数据列表填入待测数据列表n实验报告实验报告n实验称号实验称号n 室温、相对湿度、大气压、姓名、日期室温、相对湿度、大气压、姓名、日期n 1.实验目的实验目的n 2.仪器与器具仪器与器具n 3.实验原理实验原理 简述，主要公式，原理图简述，主要公式，原理图n 4.实验主要内容实验主要内容 简

16、述简述n 5.数据处置数据处置n 1重新列表整理原始数据，并可添加必要的中间计算结果，重新列表整理原始数据，并可添加必要的中间计算结果，注明物理量的称号和单位。注明物理量的称号和单位。n 2处置数据处置数据n 按每次实验的详细要求处置实验数据，报道丈量结果按每次实验的详细要求处置实验数据，报道丈量结果n 6.实验结果的分析与评定实验结果的分析与评定n 主要包括各种不确定度来源对实验结果的影响，并且对结果进主要包括各种不确定度来源对实验结果的影响，并且对结果进展评定，能否到达精度的要求，如没到达，分析问题所在。展评定，能否到达精度的要求，如没到达，分析问题所在。n 7.回答以下问题回答以下问题 书后问题，不做硬性要求书后问题，不做硬性要求n 8.建议和领会建议和领会 收获、感想和领会，对实验的改良建议和方案收获、感想和领会，对实验的改良建议和方案等。等。n 报告册每人报告册每人2本，交替运用，每做完两个实验上交一次。本，交替运用，每做完两个实验上交一次。 每项实验总分值每项实验总分值5分分预习报告预习报告 1分分纪律操作纪律操作 1分分实验报告实验报告 3分分 第第14步：步：0.5分；分； 第第5步：步： 2分；分； 第第68步：步：0.5分。分。评分规那么：评分规那么： 实验分组：