普通物理实验Ⅲ

透镜L1的焦距。若凸透镜L1的焦距为已知（可事先测定），再测出O1与A和O2与O1之间距离，则凹透镜的虚像距和物距可求出。利用透镜公式（2）可计算出薄凹透镜L2的焦距。这种方法不受成像条件限制，交换L1和L2后可直接测出。实验仪器光具座，凸透镜，凹透镜，光源，白屏，平面反射镜，滤光片等。实验内容1.光具座上各光学元件同轴等高的调节先利用水平尺将光具座导轨在实验桌上调节成水平，然后进行各光学元件同轴等高的粗调和细调，直到各光学元件的光轴共轴，并与光具座导轨平行为止。2.自准法测凸透镜焦距（1）按如图2所示放置光学元件，其中用个字屏作物（想一想，用十字网络作物是否可以？），将滤光片插入个字屏，并用白炽光源照明。（2）固定物屏，移动凸透镜L，并绕铅直轴略转动靠近透镜的平面镜M（M远离透镜会出现什么现象？）直到在物屏上得到一个与物等大倒立的清晰像为止（注意区分物光经凸透镜内表面和平面像反射后所成的像，前者不随平面镜转动而移动）。（3）记录物屏的位置读数XAB与凸透镜L位置读数XL。（4）将透镜L连同透镜夹旋转180º后，重做1次实验，再记下物屏的位置读数AB与凸透镜L的位置读数。（5）取两次读数的平均值，求该透镜的焦距。要求重复3次，求出及其误差。3.物距像距法测凸透镜焦距（1）先用粗略估计法测量待测凸透镜焦距，然后将物屏和像屏放在光具座上，使它们的距离略大于粗测焦距值的4倍，在两屏之间放入透镜，调节物屏、透镜和像屏的中心等高，并与主光轴垂直。（2）移动透镜，直到在像屏上看到清晰的像为止，记录物距s与像距s'，由（15-2）式求出焦距。（3）改变屏的位置，重复3次测量，求其及其误差。分别把物屏放在位置上观察透镜L成像的特点并进行总结。4.位移法测凸透镜焦距（1）同3（1），并记录物屏与像屏之间的距离D。（2）如图3所示，移动透镜，使在像屏上两次所成像的中心位置不变，然后记下两成像时透镜滑座同一边缘的两个位置，从而算出d，并由（4）式求出。（3）改变屏的位置（否）重复测3次，求其及误差。5.成像法测凹透镜焦距（1）如图4所示，调节各元件共轴后，暂不放入凹透镜，移动凸透镜L1,使像屏上出现清晰的、倒立的、大小适中的实像，记下的位置。（2）保持凸透镜L1的位置不变，将凹透镜L2放入L1与像屏之间，移动像屏，使屏上重新得到清晰的、放大和、倒立的实像。（3）记录凹透镜L2的位置和的位置，算出物距s和像距，代入（2）式求出。（4）改变凹透镜位置（注意使虚物距与所成实像像距两者的差不能太小，以免有效数字太少），重复测3次，求及误差。思考题（1）共轴调节时对实验有哪些要求？不满足这些要求对测量会产生什么影响？（2）在自准法测凸透镜焦距时，你观察到了哪些现象，应如何解释之？（3）试分析比较各种测凸透镜焦距方法的误差来源，提出对各种方法优缺点的看法。（4）再设计两种测量凹透镜焦距的实验方案，并说明原理及测量方法。附录1.视差及其消除 光学实验中经常要测量像的位置和大小。经验告诉我们，要测准物体的大小，必须将量度标尺和被测物体贴在一起。如果标尺远离被测物体，读数将随眼睛的不同将有所变化，难以测准。可以说在光学测量中被测物体往往是一个看得见摸不着的像，怎样才能确定标尺和被测物体是贴在一起的呢？利用“视差”现象可以帮助我们解决这个问题。为了认识“视差”现象，我们可以作一简单的实验，双手伸出一只手指，并使一指在前一指在后相隔一定距离，且两指互相平行。用一只眼睛观察，当左右（或上下）晃动眼睛时（眼睛移动方向应与被观察手指垂直），就会发现两指间有相对移动，这种现象称为“视差”。而且还会看到，离眼近者，其移动方向与眼睛移动方向相反；离眼远者则与眼睛移动方向相同。若将两指紧贴在一起，则无上述现象，即无“视差。由此可以利用视差现象来判断待测像与标尺是否紧贴。若待测像和标尺间有视差，说明它们没有紧贴在一起，则应该稍稍调节像或标尺位置，并同时微微晃动观察，直到它们之间无视差后方可进行测量。这一调节步骤，我们常称之为“消视差”。在光学实验中，“消视差”常常是测量前必不可少的操作步骤。2.共轴调节光学实验中经常要用一个或多个透视成像。为了获得质量好的像，必须使各个透镜的主光轴重合（即共轴），并使物体位于透镜的主光轴附近。此外透镜成像公式中的物距、像距等都是沿主光轴计算长度的，为了测量准确，必须使透镜的主光轴与带有刻度的导轨平行。为达到上述要求的调节我们统称为共轴调节。调节方法如下：（1）粗调：将光源、物和透镜靠拢，调节它们的取向和高低左右位置，凭眼睛观察，使它们的中心处在一条和导轨平行的直线上，使透镜的主光轴与导轨平行，并且使物（或物屏）和成像平面（或像屏）与导轨垂直。这一步因单凭眼睛判断，调节效果与实验者的经验有关，故称为粗调。通常应再进行细调（要求不高时可只进行粗调）。（2）细调：这一步骤要靠仪器或成像规律来判断调节。不同的装置可能有不同的具体调节方法。下面介绍物与单个凸透镜共轴的调节方法。O2O2O1B1B2A1BAb图6共轴调节决这一问题，首先要知道如何判断物上的点是否在透镜的主光轴上。根据凸透镜成像规律即可判断。如图6所示，当物AB与像屏之间的距离b大于时，将凸透镜沿光轴移到O1或O2位置都能在屏上成像，一次成大像A1B1，一次成小像A2B2。物点A位于光轴上，则两次像的A1和A2点都在光轴上而且重合。物点B不在光轴上，则两次像的B1和B2点一定都不在光轴上，而且不重合，但是，小像的B2点总是比大像的B1点更接近光轴。椐此可知，若要将BEMBEDEquation.3点调到凸透镜光轴上，只需记住像屏上小像的B2点位置（屏上有坐标纸供记录位置时作参照物），调节透镜（或物）的高低左右，使向靠拢。这样反复调节几次直到与重合，即说明点已调到透镜的主光轴上了。若要调多个透镜共轴，则应先将轴上物点调到一个凸透镜的主光轴上，然而，同样根据轴上物点的像总在轴上的道理，逐个增加待调透镜，调节它们使之逐个与第一个透镜共轴。

实验八分光计的调整及折射率的测定练习一分光计的调整实验目的1、了解分光计的结构，学会调节和使用分光计；2、掌握测量三棱镜顶角、最小偏向角的方法；3、掌握测定固体和液体折射率的方法，测定棱镜对钠光波长光波的折射率；实验仪器分光计，双平面反射镜，钠光灯，三棱镜，阿贝折射计。一、主要仪器介绍分光计是一种精确测定可见光在发生反射、折射或衍射时入射光与出射光之间夹角的仪器，常用来测量光波波长、折射率、色散率等。为了便于正确调节和使用分光计，下面以实验室常用的JJY型分光计为例，简要介绍分光计的基本构造和调整方法。分光计主要由底座、望远镜、载物平台、平行光管和刻度圆盘等几个部分组成。对照仪器，介绍JJY型分光计的结构和各部分的作用，如图1-1所示：平行光管：主要有准直凸透镜L和狭缝装置组成。狭缝装置可沿光轴移动和转动，狭缝宽度可由调节螺钉在约0.02-2mm2．望远镜：主要有物镜和阿贝目镜组成，如图所示。目镜可沿光轴相对移动和转动，并用螺钉固定。调节目镜护套可看清叉丝。全反射棱镜出光面上刻有十字丝的小窗口；当目镜中的小灯点亮时，在调节望远镜时，可从目镜中清晰地看到此十字丝的像。望远镜安装在支臂上，支臂与转座固定在一起，套在刻度盘上，当松开刻度盘止动螺钉时，转座与度盘可以相对转动。当旋紧刻度盘止动螺钉时，转座与刻度盘一起转动，若旋紧望远镜止动螺钉时，借制动架末端上的调节螺钉可以对望远镜主轴进行旋转微调。望远镜的光轴位置可由调节螺钉来实现。载物平台载物平台套在游标盘上，可绕中心主轴旋转，旋紧载物平台锁紧螺钉和制动架与游标盘上的止动螺钉时，借调节螺钉，可调节载物平台平行光管相对位置。载物平台的高低可由载物平台固定螺钉确定；载物平台的水平可由分别调节三个调平螺钉来实现。读数装置由共面的主刻度盘和游标盘两部分组成，二者均垂直于分光计中心轴，且可绕中心轴转动，主刻度盘上有的角度值刻度，游标盘上有左、右两个相差位置的角游标Ⅰ、Ⅱ。在JJY型分光计中，主刻度盘上的最小刻度为；游标盘上有30个分格，与主刻度盘上的29个分格相当，因此游标的分度值为。当望远镜载物台分别与主刻度盘、游标盘固定连在一起时，望远镜相对于载物平台的转角，可由游标盘相对于主刻度盘角坐标的变化量求出。为了消除可能存在的刻度盘中心和分光计中心轴之间的偏心差，在读取角坐标时，左、右两个角游标所示的值都应读取。角坐标的读数方法与游标卡尺的读数方法相似。如图1-3中角度的读数为。二、分光计的调节1．粗调：用目测判断，调节望远镜和平行光管的高低调节螺丝及载物平台下的三个调平螺丝，使望远镜、载物平台、平行光管呈水平状态。2．调节望远镜：（1）调节目镜。接上灯源，前后移动目镜，使分划板上的叉丝“╪”位于目镜的焦面上，即看清楚叉丝“╪”为止。见图1-5。（2）使望远镜聚焦于无穷远。即将分划板上的叉丝“╪”调到物镜的焦面上。方法是：将平面反射镜放于载物平台两螺钉B1、B2的中垂线上，如图１—4所示。只要调节B1、B2，便可改变平面反射镜的倾斜度。先用目测判断，尽可能使平面反射镜与望远镜光轴垂直，然后慢慢地左右转动载物平台，在望远镜中找从平面反射镜反射回来的小绿色十字像，如图１—5（a）左上角所示的小十字像。如果找不到，说明平面反射镜的倾斜度不合适，须再仔细调节B1、B2。找到绿十字像，前后移动望远镜，使绿十字像最清楚，并无视差时为止。这时说明绿十字像已落在分划板刻线的平面上，望远镜已聚焦于无穷远。旋紧望远镜目镜固定螺钉。（3）调整望远镜的光轴垂直于仪器旋转主轴；①微转载物平台或望远镜使亮十字与╪丝竖线重合，用“渐近法”调整螺丝B2和望远镜光轴高低调节螺钉使亮十字与╪丝上交点重合，如图１—5（b）所示。所谓“渐近法”是指调整螺丝B2和望远镜光轴高低调节螺钉应使亮十字向╪丝上交点各移动一半距离，直至重合为止。②将载物平台连同平面反射镜绕主轴旋转后，如上法调整B1和望远镜高低调节螺钉使平面反射镜M另一面的亮十字像与╪丝上交点重合。③重复①、②使平面反射镜每一面反射的亮十字都能与╪丝上交点重合，望远镜的光轴就垂直仪器转轴了。④将M改放为垂直B1、B3连线，转动载物平台使平面反射镜正对望远镜，仅调B3使亮十字与╪丝上交点重合，载物平台就垂直仪器转轴了。3．调节平行光管使其产生平行光且与望远镜共轴：（1）打开钠灯，照亮平行光管狭缝。将调整好的望远镜转动到正对平行光管，调整狭缝的宽度和狭缝套筒，使看到的狭缝像宽度合适、清晰且无视差，此时平行光管产生的就是平行光。（2）先让狭缝处于水平，调节平行光管调平螺丝，使狭缝像与╪丝下平线重合，此时平行光管就与望远镜共轴了。再把狭缝转到竖直位置，整个分光计就调整好了。三、实验要求：每个学生都能熟练的调节好分光计并掌握正确的读数方法。要求学生对任意状态的分光计进行调整，指导教师逐个检查验收，并检查学生的读数是否正确。实验思考题：分光计由哪几个主要部分构成？各部件的主要作用是什么？分光计调节好的具体要求是什么？怎样才能调节好？

练习二棱镜折射率的测定实验目的1．进一步学会调节使用分光计。2．掌握测量三棱镜顶角的方法。3．用最小偏向角法测定棱镜玻璃的折射率。实验仪器分光计、双平面镜、钠光灯、三棱镜。实验原理透明材料的折射率是研究光的传播规律或制作光学仪器时必须要考虑的一个重要数据。其测定方法有多种，其中常采用的一种是，用待测材料做成一个三棱镜，通过三棱镜顶角及最小偏向角的测量，进而求出该种材料的折射率。其原理简述如下：设有一玻璃三棱镜如图6所示，三角形ABC表示三棱镜的主截面；AB和AC是透光的光学表面，又称折射面，其夹角为三棱镜的顶角；BC（毛玻璃面）为三棱镜的底面。当有一束单色光LD入射到棱镜上，经过两次折射后将沿ER方向射出，入射线LD与出射线ER的夹角常称为偏向角，其数值大小决定于入射角的大小，在入射光线和出射光线处于光路对称的情况下即时偏向角有最小值。可以证明，棱镜的折射率n与棱镜顶角，最小偏向角有如下关系：（1）如果测出棱镜的顶角和最小偏向角，按照式（1）就可算出棱镜的折射率n。实验步骤1．测三棱镜的顶角：按图7所示将三棱镜放在调整好的分光计上，使载物台调平螺丝B1、B2、B3的连线分别垂直于三棱镜ABC的三条边。固定望远镜，转动载物台，先后使AB边和AC边对准望远镜（见图2—3），使亮“十”字与叉丝“╪”上交点重合，（如不重合，可用渐近法调准）。记录上述两个重合状态时左、右游标的读数，对应游标两次读数之差即为顶角的补角。重复三次，求顶角的平均值。并将数据记入下表。表1测量序号123游标Ⅰ游标Ⅱ游标Ⅰ游标Ⅱ游标Ⅰ游标Ⅱ第一位置T1第二位置T2注意：在计算时，若望远镜由位置T1到T2的过程中，游标零线经过了刻度盘零点，则应按下式计算：最后按照式求出顶角。2．测量棱镜的最小偏向角：（1）打开钠光灯，照亮平行光管的狭缝，出射平行光。（2）转动载物台，将棱镜转到图2—4位置，并将望远镜转到图中位置，找到钠光经三棱镜折射后形成的黄色谱线（平行光管的狭缝像）。（3）缓慢转动载物台，使谱线向偏向角减小的方向移动，继续沿上述方向转动载物台，并转动望远镜跟踪黄谱线直到不再减小为止（若继续沿原方向转动载物台，谱线将向增大方向移动），反复几次，确定谱线的极限位置。固定载物台，继续转动望远镜，使望远镜视场中的竖直叉丝对准黄色谱线的中心，记录表征此时望远镜光轴方向T/的游标Ⅰ和游标Ⅱ的读数。（4）固定游标盘！将望远镜转到平行光管的轴线方向上，直接观察狭缝像（如三棱镜把平行光完全挡住，可降低载物台）。微调望远镜的方向，使望远镜中的竖叉丝对准狭缝像中央，记录表征此时望远镜光轴方向的游标Ⅰ和游标Ⅱ的读数。按计算出最小偏向角，并重复上述步骤三次，算出的平均值。数据记录表格自拟。3．将测出的顶角，最小偏向角代入式2—1，求出棱镜玻璃对钠光波长为589.3nm的单色光的折射率。注意事项1．拿光学元件（平面反射镜、三棱镜等）时，切忌用手触摸光学面。2．不要在锁紧螺钉锁紧时，强行转动望远镜。3．当载物台锁紧螺钉拧紧时，对于JJY型分光计来说，载物台与游标盘锁在一起，望远镜与主刻度盘锁在一起（当拧紧转座与主刻度盘锁紧螺钉时）。4．测量中应正确使用止动螺钉和微调螺钉，以便提高工作效率和测量准确度。实验思考题1．怎样测定三棱镜的顶角？2．何谓最小偏向角？实验中如何确定最小偏向角的位置？

实验九等厚干涉现象的研究实验目的1、观察牛顿环产生的等厚干涉条纹，加深对等厚干涉的认识；2、测平凸透镜凸面的曲率半径；3、观测劈尖的等厚干涉条纹。实验仪器读数显微镜、牛顿环、单色光源（钠灯）、劈尖。主要仪器介绍本实验两种等厚干涉的观测仪器如图1和2所示。牛顿环仪的构造如图1所示，由待测平凸透镜L（凸面曲率半径约为200-700cm）和磨光的平玻璃板P叠合装在金属架F中构成。框架边上有三个螺旋H，用以调节L和P之间的间隙和接触的松紧程度，以改变干读数显微镜的主要部分是显微镜和螺旋测微计。调焦手轮用于调节显微镜的高低，使图像清晰；横移手轮可以使显微镜左右平移，其位置可由标尺和横移手轮上的刻度读出（原理和螺旋测微器相同,横移手轮的螺距为1mm，轮上有100个等分刻度，精度是0.01mm）。光源为钠光灯。借助它的反射把单色光铅直地入射到平凸透镜上（或入射到劈尖上），如图2示，形成的干涉条纹可用读数显微镜透过透反射镜观测。练习一用牛顿环测透镜的曲率半径实验原理当一曲率半径R很大的平凸透镜的凸面与一磨光平玻璃板相接触时，二者之间形成一空气薄层，若以单色光自正上方垂直投射在凸透镜上，则空气薄膜的上、下两缘面所反射的光便有光程差。由于这些反射光是由同一光源产生的、符合相干条件，因此形成干涉。由于空气薄膜是由中心向四周逐渐增厚的，而与圆心等距离的点所在处的空气膜是等厚的，所以光程差相等的地方就形成以接触点为中心的一族等厚干涉同心干涉圆环。这一族圆环亮暗交替，且离接触点越远，环纹越密，这些环就称为牛顿环。如图3所示。设透镜L的曲率半径为R，离接触点O任一距离r处的空气膜厚度为e，由图4中的几何关系可知：因Re，故可略去项得：或（1）当光线垂直入射时，由空气膜上、下表面的反射光产生的光程差为：（2）式中的附加程差是因为光在平玻璃上反射时（光由光疏媒质到光密媒质反射）所引起的半波损失。将（1）式代入（2）式。就得到以0为圆心，半径为r的圆上各点处的光程差为：（3）当光程差为半波长的奇数倍时，发生相消干涉，产生暗条纹，即（4）由式（3）和式（4）化简得或（5）其中k为干涉条纹的级数，k=0、1、2、3……，同理可导出第k级亮条纹的半径为：（k=1、2、3……）（6）由以上讨论可知，当已知时，只要测出第k级暗纹（或亮纹）的半径，就可算出透镜曲率半径R；相反，当已知R时，即可算出。由于玻璃的弹性形变以及接触处不干净的缘故，两镜面接触处不可能是理想的点接触，很可能是面接触。所以中心的干涉条纹就不是一点，而是一个圆斑，而且接近圆心处环纹也不很规则，这样就难以确切判定环纹的干涉级数k和精确测定其半径r；另外，如果只测一个环纹半径，计算结果必然有较大的误差，因此为了减少误差，提高测量精度，必须测量多个距中心较远的比较清晰和规则的环纹半径，由它们的差值计算R或。设第k级暗纹和第k+m级暗纹的半径分别为和，则由式（5）得：，（7）（8）或（9）式中m为相隔的环纹数，由上两式可知，只要测量任意两个环纹的半径（）以及它们相隔的环纹数m，就能求得R或。然而在实际测量中会发现，环纹中心是一圆斑。因此很不容易找到中心点，测半径不如测量直径D可靠，所以通常是测出第k环和第k+m环的直径来求得透镜的曲率半径。将公式（8）和（9）两式变换一下可得（10）（11）式中是第级和级环纹的直径。实验步骤按图5装好仪器，M为读数显微镜，S为钠光灯发出的光，N为牛顿环，G为反射镜，它位于显微镜物镜下方；由S发出来的光经G的反射后垂直向下照射到N上，再经N的反射向上穿过G进入显微镜。调节读数显微镜（见图6），调节光源的位置，反射镜G的高度和角度，以保证有足够的光强反射到读数显微镜中，调节调焦螺旋5，使之通过目镜能清楚地看到干涉条纹，调节横移手轮6，使目镜叉丝对准牛顿环的暗斑中心。3．边转动横移手轮6，边记环数使显微镜叉丝移到环中心的左边（或右边）较远处；如第15环处、然后返回到要测量读数的那一环如第12环，使纵叉丝与环纹相切，记下此时显微镜的位置读数，然后顺序测量第11，10，……5，4各环，记下其读数……，继续移动横移手轮，使叉丝通过牛顿环的中心向环的另一边前进，分别对准右边（或左边）的4，5……11，12各环（值得注意的是，由于环纹有一定宽度，测某环左边位置时，纵叉丝与环纹外切（或内切），那么测同一环右边位置时，纵叉丝应与环纹内切（或外切）以消除误差）。分别记下环纹右边的位置读数……。4．按步骤3，重复测量几次。5．设第k+m级与第k级相隔的环纹数m为4环，（m数可由自己定），如k+m级取第12环，k级应取8环，余类推，将所测数据填入表中，用逐差法计算各次测量的R或，取平均值并计算误差。表1环数1211……54次数1212……1212L(左)……L’(右）……D……将m=4代入即可求出各个R的值，求并计算误差。最后结果写为。注意事项不要用手触摸透镜等各种玻璃表面。2．为了避免螺距差，移测时必须向同一方向旋转横移手轮、中途不可倒旋，例如从左边第十二环测起，那么从左至右一直测到右边第十二环止。3．测量中，牛顿环不能有任何移位，否则重测。实验思考题1．如何测量环纹直径才能使误差更少？测环纹直径与测环纹半径，哪种方法较好？2．用逐差法处理数据有什么好处？3．透射光形成的干涉条纹与反射光形成的干涉条纹有何不同？

练习二用劈尖测微小厚度实验原理如图7所示,两块平面玻璃一端接触另一端置一厚度为的薄纸片（或金属丝）于两平玻璃片之中，这样两平面玻璃片之间就形成一空气薄膜，叫空气劈尖，两玻璃片的交线叫劈尖的棱边，在与棱边平行线上，劈尖的厚度是相同的，由于其尖角很小，所以当光垂直入射时，从劈尖上、下两表面反射的光可看作是垂直反射的，这两种反射光是相干光，并存在的附加程差，相遇时就形成干涉。其干涉条件为：（12）在空气劈尖厚度相等处，形成同级的干涉条纹，从接触端起、劈尖的厚度沿薄纸片端方向正比地增大，所以干涉花样呈现了一组等间隔的明暗相间的平行直条纹。假定空气劈尖（n=1）第k级干涉条纹所在处的空气劈厚为，由（12）式，对第k级暗纹则有：（13）对第（k+1）级暗纹则有：（14）则（15）若相邻两暗纹的距离是b，于是（16）式中是劈尖的角度，设厚度为d的薄纸片离两玻璃板接触端的距离为L，则（17）将（9）式代（10）得（18）故又设，取为20条（或10条）暗纹的长度，为20条（或10条），则：（19）如波长已知，只要测出、和L，就可求得d。实验步骤1．熟悉和掌握读数显微镜的调节和使用方法，轻轻用手握住两块洁净的平面玻璃置于读数显微镜上的载物台上，整齐地叠放在一起，将一条边沿整齐的平直薄纸片夹在两玻璃片的一端，让纸条边沿平行玻璃接触端边沿。2．调节劈尖方位，使干涉条纹与目镜中的纵叉丝平行，左、右移动显微镜横移手轮，看纸条边沿是否也与干涉条纹平行，再观察接触端，做到干涉条纹、纸条边沿、玻璃接触端三者相互平行。3．测量20条（或10条）暗条纹首尾之间的距离，重复五次。4．测量劈尖总长度L，（重复五次）。5．求出、L的平均值，由式（19）计算出薄纸厚度d，并计算误差。表2次数12平均注意事项1．不能用手触摸两平面玻璃的光学表面，需要移动时，用手握其端面。2．测量时，手轮移动方向要一致，不能倒转以避免螺距误差。实验思考题劈尖的干涉条纹是如何形成的？2．我们所测的薄纸厚度能否用千分尺（螺旋测微器）测量。3．试比较牛顿环和劈尖的干涉条纹的异同点。4．劈尖干涉有哪些应用？5．用白光照射能否看到牛顿环和劈尖的干涉条纹？此时的条纹有何特征？

实验十迈克尔逊干涉仪的调整和使用光的干涉是重要的光学现象之一，是光的波动性的重要实验依据。两列频率相同、振动方向相同和位相差恒定的相干光在空间相交区域将会发生相互加强或减弱现象，即光的干涉现象。光的波长虽然很短(4×10-7～8×10-7m之间)，但干涉条纹的间距和条纹数却很容易用光学仪器测得。根据干涉条纹数目和间距的变化与光程差、波长等的关系式，可以推出微小长度变化(光波波长数量级)和微小角度变化等，因此干涉现象在照相技术、测量技术、平面角检测技术、材料应力及形变研究等领域有着广泛地应用。相干光源的获取除用激光外，在实验室中一般是将同一光源采用分波阵面或分振幅2种方法获得，并使其在空间经不同路径会合后产生干涉。

实验目的1．学习从实验上获得光的干涉图样的一种方法—分振幅法。2．学习如何应用实验原理（理论）指导实验操作。图1迈克耳逊干图1迈克耳逊干涉仪的光路实验原理迈克耳逊干涉仪的光路和构造分别如图1，2所示。其主要光学元件为可动平面反射镜Ｍ１，固定平面反射镜Ｍ2、分光板Ｇ1、补偿板Ｇ2，它们都放置在仪器的底座上，Ｍ1可以通过调节手轮在蜗轮蜗杆系统的带动下沿平直的导轨前后移动，微调手轮可精确读数到万分之一毫米。由单色扩展面光源Ｐ发出的光照射到分光板Ｇ1，Ｇ1背向光源的面上镀制有半反射膜（半透膜），被分成反射光a1、b1和透射光a2、b2，它们分别经Ｍ1和Ｍ2反射后，在透镜Ｌ的焦平面Ｆ’上相干叠加，（单色点光源Ｓ照明时为沿Ｍ１法线方向的不定域干涉条纹）。补偿板Ｇ2的作用是使两相干光束的光程差与Ｇ1、Ｇ2无关。因为透射光a2、b2经Ｍ2反射后形成的相干光，相当于由Ｍ2经Ｇ1反射所成的像Ｍ2’反射的一样。当Ｍ１和Ｍ２互相垂直且Ｇ1位于Ｍ1和Ｍ2的分角线方向时，Ｍ1和Ｍ2’互相平行，其间相当于是一个平行平面空气薄膜，此种情况下，在透镜Ｌ的焦平面Ｆ’上得到等倾干涉圆条纹；当Ｍ１和Ｍ２不是严格垂直时，Ｍ1和Ｍ2’δ＝2hcosi＝jλ(1)时为明条纹，δ＝2hcosi＝（j+1/2）λ(2)为暗条纹，j＝0，1，2，3……(3)为干涉级。在视场中心，i＝0，cosi＝1，h=jλ/2，为明条纹，h=（j+1/2）λ/2，为暗条纹，可动镜Ｍ1每移动Δh=λ/2，视场中心就变化一个条纹，当h连续增大时，中心就“涌出”条纹，外围条纹随之扩大其半径；当h连续减小时，中心就“陷入”条纹，外围条纹随之缩小其半径。视场中心变化的条纹数目Ｎ与可动镜Ｍ1移动的距离ΔH之间的关系为：ΔH＝Nλ/2(4)从仪器上读出ΔH，并数出相应的条纹变化条数，就可由上式测出光波的波长。实验仪器迈克尔逊干涉仪，激光器，扩束镜，升降台。仪器使用说明：（1）当h大时，光程差δ一般较大，干涉条纹级别较高；若保持h不变，干涉条纹每改变一个波长所需的i角的改变量较小，观察屏上相邻两个亮条纹（或暗条纹）之间的间隔也较小，干涉条纹会又细又密。反之，h较小时，干涉条纹级别较低，且又粗又疏。（2）若将作为标准值，测出“涌出”或“陷入”个圆环时的ΔH（移动的距离）与由式（4）算出的理论值比较，可以校正仪器传动系统的误差。（3）若将传动系统作为基准，则由和ΔH可测定单色光源的波长。实验操作时，可以调整干涉条纹的粗细疏密，以便观察和测量读数。实验所用光源都有一定体积，要获得一个比较理想的光源，实验中往往用扩束透镜将光束改变成较为理想的发散光束。实验步骤1．迈克尔逊干涉仪和非定域干涉条纹的调节（1）使激光器大致垂直于。即调节激光器的高低左右位置，使被反射回来的光束按原路返回（尽可能回到激光器的出光口）。（2）使与互相垂直。装上观察屏，可看到分别由和反射至屏的两排光点，每排光点的中间两个较亮，旁边的亮度依次减弱。调节和背面的三个螺钉，使两排光点中对应亮度的光点一一重合，这时与就大致互相垂直。（3）在激光器的实际光路中加入扩束镜（短焦距透镜），使扩束光照在上，此时在屏上一般会出现干涉条纹，再调节干涉仪的细调拉簧微动螺钉和，使能在观察屏上看到位置适中、清晰可辨的圆环状非定域干涉条纹。如果没有出现干涉条纹，应该移走扩束镜，从头再调。（4）观察条纹变化，熟悉仪器的使用。转动干涉仪的粗动手轮，到观察条纹的“涌出”或“淹没”，便可判别与之间的距离h是变大还是变小，观察条纹粗细、疏密情况，判断h是较大还是较小。待操作熟练之后，再将条纹调好，准备测量。2．测量激光的波长（1）读数刻度基准线的调整。转动微动手轮至条纹变化稳定后，使读数基准线与刻度鼓轮上某一刻度线对准，转动微动手轮，使0刻度线对准基准线。（2）测量。读出的初位置h0，继续沿同一方向缓慢转动微动手轮，可以清晰地看到条纹一个一个地“涌出”或“淹没”，每当“涌出”或“淹没”100个完整的条纹时，读取一次的位置hi，连续测量3～5个hi值。每测一个hi，可以算出其与前一个位置的，并及时核对检查测量是否正确。3．数据处理及分析（1）列表记录h0、h1、…h5。求出。（2）按，算出并与标准值比较。注意事项1．迈克尔逊干涉仪是精密光学仪器，绝对不能用手直接触摸各光学部件的表面。2．调节和的背部螺钉(、、)及微动拉簧螺钉时均应缓缓旋转，并且在调节之前应将各个螺钉置于适中的位置。3．不要用眼睛直接观看激光。4．转动读数手轮，待干涉条纹的变化稳定后才能进行测量。测量一旦开始，读数手轮的转动方向不能中途改变。5．实验中，最好让沿导轨向外移动，以免被卡住。6．激光器电源应平稳放置，避免触及其输出电极。实验思考题1．根据迈克尔逊干涉仪的光路，说明各光学元件的作用。2．什么叫非定域干涉条纹？简述调出非定域干涉条纹的条件和程序。3．实验中如何利用干涉条纹测出单色光的波长？激光的波长为，计算当时，应为多大？

实验十一用透射光栅测光波波长及角色散率实验目的1、加深对光的干涉、衍射以及光栅分光作用基本原理的理解；2、学会用透射光栅测定光波的波长、光栅常数及角色散率；3、学会利用透射光栅演示复色光的光谱。实验仪器分光计，光栅，汞灯实验原理光栅是一种折射率周期性变化的光学元件。最常用的光栅是由大量等宽、等间距的平行狭缝组成的，通常是在一块平面玻璃上用金刚石刻制、复制或用全息照相等方法制成。若a为光栅刻痕宽度，光射到它上面向四处散射而透不过去，两刻痕之间宽度b相当于透光狭缝，d=a+b为相邻两狭缝上相应两点之间的距离，称为光栅常数，它是光栅的基本参数之一。根据夫琅和费衍射理论，当波长为的平行光束垂直投射到光栅平面时，光波将在各个狭缝处发生衍射，经过所有狭缝衍射的光波又彼此发生干涉，这种由衍射光形成的干涉条纹是定域于无穷远处的。若在光栅后面放置一个会聚透镜，则在各个方向上的衍射光经过会聚透镜后都汇聚在它的焦平面上，得到受单缝衍射调制的多光束干涉条纹——光栅光谱，根据光栅衍射理论，衍射光谱中明条纹的位置由下式决定：或（=1，2，3，…）（1）式中称为光栅常数，为入射光的波长，为明条纹的级数，是K级明条纹的衍射角。（1）式称为光栅方程。若平行光以入射角i入射光栅，则光栅方程为：（=1，2，3，…）（2）入射角i与衍射角在光栅法线的同侧取＋号，异侧取－号。如果入射光不是单色光，则由式（1）可以看出，在中央明条纹处（=0、=0），各单色光的中央明条纹重叠在一起。除零级条纹外，对于其他的同级谱线，因各单色光的波长不同，其衍射角也各不相同，于是复色入射光将被分解为单色光。因此，在透镜焦平面上将出现按波长次序排列的单色谱线，称为光栅的衍射光谱。相同值谱线组成的光谱称为级光谱。如果已知光栅常数，用分光计测出级光谱中某一条纹的衍射角，按（1）式即可算出该谱线所对应的单色光的波长；若已知某单色光的波长为，用分光计测出K级光谱中该谱线的衍射角，即可算出光栅常数。对光栅方程（1）式两端求微分，可得光栅的角色散：（3）角色散是光栅、棱镜等分光元件的重要参数，它表示单位波长间隔内两条单色谱线之间的角距离，角色散D愈大，相同波长差的谱线被分得愈远，说明分光元件的分光能力愈大。实验步骤1．调整分光计为满足平行光入射的条件及衍射角的准确测量，分光计的调整必须满足下述要求：平行光管发出平行光，望远镜对无穷远调焦，并且二者的光轴都垂直于分光计的主轴（详细的调整方法参见分光计的调整与使用实验）。2．调节光栅要求达到的条件：（1）光栅刻线与分光计主轴平行；（2）光栅平面与平行光管的光轴垂直。在调整前可先作定性观察。如果光栅刻线与分光计主轴不平行，将会发现衍射光谱的分布是倾斜的，并且倾斜方向垂直于光栅刻痕的方向，但谱线本身仍平行于狭缝。这显然会影响的测量。此时可以通过调整载物平台，使光栅刻痕平行于分光计主轴。为调节方便，放置光栅时应使光栅平面垂直于载物平台的两个水平调节螺钉B1、B2的连线。如图2所示。式（1）成立的条件是平行光垂直入射于光栅平面，为了获得满意的实验结果，应该仔细调节光栅的位置。调节方法是：用自准直法调节光栅平面垂直望远镜的光轴，即由光栅反射的亮＋字与叉丝上交点重合，转动载物台将光栅旋转1800，使光栅反射的亮＋字又与叉丝上交点重合，（如不重合，用渐近法调整B1、B2，直到重合为止），这时望远镜光轴垂直仪器转轴且光栅平面也平行仪器转轴。将望远镜转到对准平行光管，使竖直叉丝对准零级谱线且上下位置合适，则望远镜与平行光管共轴，再将光栅转到正对望远镜，且使光栅反射的亮＋字又与叉丝上交点重合，这时，平行光管民出的平行光就垂直入射光栅了。且记此时一定要把载物台固定紧！检查方法是，转动望远镜观察正负一级光谱，再回到0级光谱时，仍保证上述“三重合”状态不变。调整B3使在望远镜中观察到的正负一级光谱线等高，此种状态下，光栅的刻痕就平行仪器转轴了。3．测定各谱线的衍射角由于衍射光谱的分布对中央明纹是对称的，为了提高测量的准确性，应测出第级和第级的角位置，这两个角位置的差值的一半便是衍射角，这样做可以消除因光栅平面没有完全与平行入射光垂直所带来的测量误差。测量时应从一侧到另一侧顺次测量，即从左到右或从右到左，依次记下光谱线的颜色、强弱、级别和角位置，把测得的数据填如表格内，按下式计算出它们的衍射角4．求和已知汞光谱绿线的波长为=5461埃，测出绿线1级衍射的衍射角，便可求出光栅常数。再用已求出的光栅常数，测定汞光谱的其它谱线的波长。并与谱线的标准值相比较，求相对误差。5．用测得的d和衍射角代入（3）式，求出该光栅相应于各谱线的一级光谱的角色散。附：汞光谱中几条强线的波长：黄：579nm；黄：577nm；绿：546.1nm；蓝紫：435.8nm；紫：404.6nm．表一-2-1+1+2游标Ⅰ游标Ⅱ游标Ⅰ游标Ⅱ游标Ⅰ游标Ⅱ游标Ⅰ游标Ⅱ黄谱线第一次第二次绿谱线第一次第二次蓝谱线第一次第二次…..注意事项1．零级谱线很强，长时间观察会伤害眼睛，观察时必须在狭缝前加一两层白纸以减弱光强。2．汞灯的紫外线很强，不可直视。3．汞灯在使用时不要频繁启闭，否则会降低其寿命。实验思考题1．用式（1）测量时应保证什么条件？如何保证？2．如何判断光栅刻纹和狭缝平行？

实验十二狭缝衍射的研究实验目的1.加深对单缝衍射原理的理解.2.观察夫琅和费单缝、多缝衍射的衍射花样。3．掌握用GSZF—1型衍射光强自动记录仪测量相对光强分布的方法。实验仪器GSZF-1型衍射光强自动记录系统适用于大学光学实验室。系统由光源、衍射板组、接收单元、计算机、A/D转换器、工作软件组成。在本实验系统用光电传感器测量光强，用高精度的位移传感器——光栅尺测量位移，因而可定量的精确测出衍射光强的分布。全部数据采集和处理由计算机控制，所得测量结果可与理论公式对比。仪器规格和主要技术指标：光源氦氖激光器波长632.8nm功率>1.5mW单缝宽度连续可调0-2mm精度0.01mm、高度14mm光电传感器硅光电池测量范围200mm测量精度±0.01mm光栅尺栅距0.02mm（50线对/mm）精度±0.01mm计算机软件计算机、软件一套实验原理夫琅禾费衍射是指光源和观察者离衍射物体均为无穷远时的衍射。实际实验（如图1）中只要满足光源S与衍射体D之间的距离u与D至观察屏P之间的距离V均远大于就能观察到夫琅禾费衍射现象。其中a为衍射物的孔径，λ为光源的波长。1.1单缝衍射的强度公式这里只给出单缝衍射的光强公式，其推导过程可参照光学教科书。如图2所示，a为单缝的宽度，D、P间的距离为v，θ为衍射角，观察屏上的某点位置为X，X离屏中心O的距离，光源的波长为λ。图2单缝衍射示意图单缝夫琅禾费衍射的光强公式为：（1）（2）式中是零级斑中心处的光强，与缝宽a成正比。图3是单缝衍射的相对光强（）曲线，中心为主极强，相对强度为1。除主极强外，次级强出现在，k=1,2,3….（3）次极强的强度为：，，（4）由式（3）可知，次极强的强度较主极强弱得多，如考虑到倾斜因素，其实际强度较（4）所得的数值还要小些。光强为零的位置出现于处，即处，也就是，k的取值为，。1.2实验框图如图所示：氦氖激光通过衍射元件（单缝、双缝）在X轴方向产生衍射图形。光电探测器在计算机控制下，可在X方向移动，移动范围为20cm，每步步长为0.05mm，在工作程序的控制下可实现定点测量和某一定范围内的测量。探测器前有狭缝，可调节入射光的宽窄，软件充分考虑了狭缝尺寸对测量所带来的影响。1.3仪器的摆放：在仪器的摆放中，可以根据不同的实验需要任意摆放。但必须达到以下要求：光源与衍射狭缝的距离可以根据工作台面的大小来定，但衍射狭缝与接收控制箱中的靶面距离尽量远些，这样接收的衍射光谱分辨率高些，但太远接收的级次又太少，所以要适当。狭缝刃口方面要与接收器的横向移动方向垂直。摆放示意图如下：实验步骤工作界面介绍进入系统后，首先弹出友好界面，等待用户单击鼠标或键盘上的任意键；当接收到鼠标、键盘或等待五秒钟后显示工作界面，同时弹出初始化对话框。当初始化对话框消失后，就可以在GSZF—1软件平台上工作了。工作界面主要由菜单栏、主工具栏、辅工具栏、工作区、状态栏、参数设置区以及寄存器信息提示区等组成。1.基本设置利用软件提供的参数设置区（如图6），用户可以方便的设置所使用的系统。*工作参数→起始位置：设定扫描或显示的位置起点。*工作参数→终止位置：设定扫描或显示的位置终止点。*工作参数→最大值：设定扫描的起始最大值或显示光强（相对）的最大值。*工作参数→最小值：设定扫描的起始最小值或显示光强（相对）的最小值。*工作参数→工作区刷新：工作区屏幕刷新。图6*工作参数→增益：设置放大器增益，有1-8挡供选择。*工作参数→采集次数：设置每个数据的采样次数，取平均后记录下来。*寄存器：修改各寄存器的画线颜色。2寄存器信息在寄存器信息显示区中显示了各寄存器的主要信息；寄存器：显示寄存器的序号。数据：“√”表示寄存器中有数据，“×”表示寄存器中无数据。显示：寄存器中保存的谱线是否处于可视状态。点击详细信息按钮，弹出“寄存器信息”对话框。在“寄存器”下拉列表框中选择寄存器，下面的列表框中将列出该寄存器的详细信息。点击对话框右上角的“×”按钮，关闭对话框。3当前寄存器“当前寄存器”下拉列表框可选择当前工作寄存器。菜单“信息”项用来改变寄存器的环境信息。系统时刻监测位置的改变，并在“当前位置提示框中显示当前位置。4文件管理4．1清除当前实验的所有数据下拉菜单：文件→新建工具栏：主工具栏→新建4．2打开已有的数据文件下拉菜单：主工具栏→打开工具栏：主工具栏→打开利用软件的打开功能可以打开已有的数据文件，执行该命令后，系统弹出如图7所示的“打开”对话框。图7在对话框中，可通过“搜寻”下拉列表框确定数据文件所在的位置。在“文件类型”下拉列表框中可确定要打开的数据的类型。如果要打开某一数据文件，请在“文件名”编辑框中输入文件名或单击此文件，然后单击“打开”按钮。单击“取消”按钮关闭对话框，不执行其它操作。（以下对话框中的“取消”按钮功能与此相似，将不再介绍。）4．3保存当前的数据文件下拉菜单：文件→保存工具栏：主工具栏→保存利用软件的保存功能可以把寄存器中的数据保存到文件中，执行该命令后，系统弹出如图8所示的“保存预设”对话框。图8用户可通过“数据源寄存器”下拉列表框确定要保存的数据所在的寄存器，如还需保存相应的文本文件，单击“保存文本文件”即可。完成设置后，击Enter键或单击“保存”按钮，系统弹出如图9所示的“另存为”对话框。图9在“另存为”对话框中，可通过“保存在”下拉列表框确定保存的位置。在“文件类型”下拉列表框中可确定保存的类型。在“文件名”编辑框中键入数据文件的名称后，击Enter键或单击“保存”按钮即可保存相应的数据文件（如在“保存预设”对话框中选择了“保存文本文件”，则同时保存同文件名，扩展名为txt的文本文件）。格式文件中保存数据及实验环境，缺省文件扩展名为gsl；文本文件以MATHCAD等数据处理软件所能识别的双列格式存储，扩展名为txt。5打印预览下拉菜单:文件→打印预览工具栏:主工具栏→预览用来在屏幕上显示输出效果，如图10，11所示。图10预览图像图11预览图像及峰值6信息及视图管理6．1采集信息下拉菜单：信息/视图→信息执行该命令后，系统弹出如图12所示的“输入谱线信息”对话框。用户在“寄存器”下拉列表框中选择某一寄存器，向“谱线名称”、“操作人”、“备注”三个编辑框中输入相应的信息。然后，单击“关闭”按钮即可将信息保留。6．2网格下拉菜单：信息/视图→网格工具栏：辅工具栏→图12执行该命令后，工作区将显示网格坐标，网格的宽度和高度将随横、纵坐标范围的变化而自动调整（网格线总是落在相应的整值点上）。再次操作将取消网格坐标。7工作方式7．1开始下拉菜单：工作方式→开始工具栏：主工具栏→扫描执行该命令后，如果当前位置不在扫描起点，系统弹出如图13所示的“检索”对话框。此时，系统将检索到起始位置后开始扫描（起始位置可在参数设置区设置）。如单击“取消”按钮，则提示是否终止，选择“是”则终止该次扫描操作。如果当前位置在设置的扫描区间内，弹出如图14的提示框，供用户选择开始扫描方式。扫描过程中，界面左上角会出现数值显示框，显示当前位置信息。图13图147．2定点测量下拉菜单：工作方式→定点测量工具栏：主工具栏→定点执行该命令后，弹出如图15“定点采集”对话框。工作设置：间隔：设置每采集两个数据的时间时隔（0.1s—5.0s）；点数：设置显示区中所显示的数据点数（10—500点）；最大值：设置显示区的最大值；最小值：设置显示区的最小值。点信息：显示当前采集点的数据信息。当前位置：显示/修改当前的位置，点击“改变”按钮，显示如图1-11所示的输入框，输入位置信息（0.00—200.00mm）后，会自动检索，显示如图1-8。*设置中除间隔外均可在采集时调节。图15图167．3调节狭缝下拉菜单：工作方式→调节狭缝执行该命令后，系统将显示提示框如图16，点击“取消”按钮则直接返回，当点击“确定”按钮时，系统将弹出如图13所示的检索提示框，检索提示框自动消失时（即归位到零点）；弹出如图17对话框。调节完狭缝后，有如图18，回原位置和停在当前位置（即零点）两种选择。图17图188数据的读取8．1读取谱线的数据下拉菜单：读取数据→读取数据→读取谱线数据工具栏：辅工具栏→执行该命令后，当光标落在工作区中时，形状变为“”当在工作区中点击鼠标左键时，系统将光标定位在与该点横坐标最接近的谱线数据点上，并在数值框中显示该数据点的信息。用鼠标左键在不同位置点击，可以读取不同的数据点，也可使用→、←二键移动光标读取数据点信息。单击鼠标右键，退出读取。*用→、←二键只能使光标移到相邻的数据点上。*当显示多条谱线时，将显示横、纵坐标与该点最接近的数据点。8．2读取任意点的数据下拉菜单：读取数据→读取数据→任意点数据工具栏：辅工具栏→执行该命令后，当光标落在工作区中时，形状变为“”当用户用鼠标左键点击工作区任意点时，数值框中将显示该点的相应信息。使用→、←、↑、↓键也可移动光标读取信息。单击鼠标右键，退出读取。8．3扩展下拉菜单：读取数据→扩展工具栏：辅工具栏→执行该命令后，光标自动移动工作区中心，并变为“”形。以光标的“+”为中心画出一个贯穿工作区的红色十叉，该中心点的信息显示在数值框中。移动光标，红色十叉也随之移动，点击左键，则确定扩展区域的顶点，再移到鼠标，工作区中除显示十叉线外，同时有一个示意扩展区域的矩形。此时点击左键，则确定扩展区域的另一个顶点（操作中点击右键，则退出扩展。）系统把选择的区域扩展显示。8．4全程显示下拉菜单：读取数据→全程显示工具栏：辅工具栏→执行该操作，会取消本次实验的所有扩展操作，以所有显示寄存器的区域的并集为起始、终止点进行显示。8．5自动检峰下拉菜单：读取数据→自动检峰工具栏：辅工具栏→执行该命令后，弹出如图19的对话框。用户图19可对以下各项进行设置。*“寄存器”下拉列表框：选择处理的数据来自那个寄存器。*“最大值”、“最小值”编辑框：把峰/谷的数值确定在一个范围内，即在此范围内的峰/谷才被检测出。*“最小峰高”编辑框：峰的极大值与两侧数据点的极小值的差的最小值，差值小于该值则不认为是峰。点击“检峰”按钮，系统根据设置自动检测峰。把峰信息放在对话框左侧的列表框中，同时把峰的位置及序号在谱线上标出。点击“关闭”按钮，则关闭检峰对话框，返回主界面。8．6半自动检峰下拉菜单：读取数据→半自动检峰工具栏：辅工具栏→图20执行该命令后，弹出如图19的对话框。设置及关闭操作同自动检峰。点击“检峰”按钮，系统首先根据设置自动检测峰。然后会让用户对每一个峰进行确认，方法如下：在工作区中，峰的位置上将出现一个闪动的圆形标志，同时界面上方弹出一个如图20所示的对话框。点击“确认”按钮，则认为该点为峰；点击“下一个”按钮，则放弃该点，显示下一个点的信息；点击“停止”按钮，则停止检峰，但刚才的操作仍然有效；点击“取消”按钮，确认后取消刚才所有操作。8．7显示下拉菜单：读取数据→显示工具栏：辅工具栏→执行该命令后，弹出如图21的对话框。在选择寄存器栏中，只有有数据的寄存器才能被选择。图21选定寄存器后点击“显示”按钮，则该寄存器中所存的谱线将显示在工作区中。点击“取消”按钮，则关闭该对话框，对当前显示的寄存器设置不做任何修改。8．8清屏下拉菜单：读取数据→清屏工具栏：辅工具栏→执行该命令后，系统将清除屏幕上的所有谱线（即使所有谱线处于不可视状态）。8．9清除数据下拉菜单：数据图形处理→清除数据→选择寄存器图22工具栏：辅工具栏→选择该项后，弹出如图22的“清除”对话框。在“清除寄存器”列表框中选定要清除数据的寄存器，单击“清除”按钮，系统自动清除数据，并刷新工作区中的视图。9图形/数据处理9．1转换坐标下拉菜单：图形/数据处理→转换坐标工具栏：辅工具栏→执行该命令后，系统首先把没作过零级谱检测的谱线自动查找零级谱，再把所有可视谱线以零级谱为中心，向两侧显示。9．2平滑下拉菜单：图形/数据处理→平滑图23工具栏：辅工具栏→执行该命令后，弹出如图23的“平滑”对话框。“平滑方式”下拉列表框中选择要处理的寄存器。在“数据源寄存器”下拉列表框中选择要处理的寄存器。选择“处理后覆盖原数据”项，处理后的数据仍放在数据源寄存器中，把原有数据覆盖；不选，“结果寄存器”下拉列表框会变不可选状态，用户可选择存放处理结果的寄存器。单击“确定”按钮，系统把源寄存器中的数据进行平滑后，存放到结果寄存器中，并把计算后的谱线在工作区中显示。单击“取消”键，则不做任何处理，关闭对话框，并返回主界面。9．3计算下拉菜单：图形/数据处理→计算工具栏：辅工具栏→执行该命令后，弹出如图24的“计算”对话框。“操作数A”、“操作数B”下拉列表框中让用户选择两个用来计算的数据源寄存器。“算法”下拉列表框用来图24选择两个操作数之间的计算方法。“结果”下拉列表框中可选择存放结果的寄存器。在操作数、算法和结果寄存器均选定后，点击“确定”按钮，则系统按用户的设置进行计算，并把结果存放到结果寄存器中。同时，结果寄存器中的谱线将显示在工作区中。9．4自动零级谱定位下拉菜单：图形/数据处理→自动零级谱定位工具栏：辅工具栏→系统自动检测零级谱，并以零级谱为中心显示该谱线。9．5手动零级谱定位下拉菜单：图形/数据处理→手动零级谱定位工具栏：辅工具栏→执行该命令，在屏幕上显示一条红色竖线，该竖线随鼠标移动。移动鼠标到索要到的零级谱位置，点击鼠标左键，则把该点视为零级谱位置。点击左键，退出手动零级谱定位。数据记录1．缝宽：a2.缝到观察屏的距离：v3．中央明纹的线宽度4.其它明纹的线宽度（1—2级）5．光强分布和相对强度思考题1．当缝宽增大时，衍射花样的强度和条纹的宽度怎样变化？2．如何从多缝衍射相对强度分布图上判断缝的条数、缝宽与缝的间距关系？

实验十三全息照相实验目的1．学习全息照相的基本原理。2．初步了解全息照相的技术和方法。实验仪器防震全息台、氦氖激光器、扩束透镜、分束棱镜（分束比可调）、反射镜（两个）、毛玻璃屏、拍摄物、载物台、曝光定时器、调节支架若干、米尺、停表、照相冲洗设备。实验原理普通照相只记录物体发出的光强信息，得到的是二维平面图像，而全息照相能够记录物光的强度及相位信息，得到的是三维图像。利用的是双光束干涉原理将物光中的相位信息转化为光强分布信息记录在全息干版上，即全息底片记录了物光波的振幅和相位全部信息。如图1所示，设平面为全息底片平面，底片上一点（，）处物光束和参考光束的光场分布分别为，，），）（1），，），）（2）其中，），）（3）和，），）（4）为物光束和参考光束的复振幅。由于它们系相干光束，所以全息底片上的光强是它们合振幅的平方[为了书写简便，略去（，）]，即，)(5)(5)式右边三项中，第一项（）反映了物光的光强，它在底片上不同位置有不同的大小。第二项反映了参考光的光强，由于是均匀分布的，所以构成了底片上的均匀背景。第三项反映了两束相干光的振幅和相对相位的关系。这样的照相把物光束的振幅和相位两种信息全部记录下来了，因而称为全息照相。全息照相底片上记录的不是物体的几何图形，而是一组记录着物光束的振幅和相位全部信息的不规则的干涉图样，所以又称为全息图。全息图上干涉图样的明暗对比程度反映了物光波相对于参考光波之间振幅（强度）的变化，而干涉图样的形状和疏密变化则反映了物光波和参考光波之间的相位变化。拍摄好的全息底片，经过适当的显影、定影和漂白处理后，底片上各点的振幅透射率与入射光强，）的关系如下，）（6）其中为底片的灰雾度，为比例常数（对于负片，。为了重现物光的波前，必须用一相干光照射全