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1、《电磁场与电磁波》实验指导书光电子技术实验室2009.10光学实验台使用说明1实验一杨氏双缝实验2实验二菲涅耳单缝衍射5实验三偏振光的产生和检验6光学实验台使用说明1实验前做好预习，不做预习和无故迟到不得进入实验室2进入实验室后，服从教师指导，在指定地点进行实验3在实验室内，不得喧哗、打闹，不得吸烟、乱扔杂物4实验前，未经允许，不得操纵、拨弄仪器设备5实验中，经指导教师检查许可后，方可接通电源或启动设备6精心使用仪器设备，严格遵守操作规程，违规操作损坏仪器者要赔偿7激光工作区域维持足够亮度，避免在
2、黑暗长期使用激光器8严禁直视或通过光学仪器直视激光束9避免用手接触晶体或光学镜片表面10保证光路在同一个水平面内11已经使用完毕的光学器件应及时整理归位12实验中，若仪器设备发生故障或损坏，首先要切断电源并报告指导教师实验一杨氏双缝实验原理图5-0-1设有单色光通过一个针孔S,经过相等的路程分别到达图5-0-1所示靠得很近的两个针孔S,和S2上。屏幕砂垂直于SiS2的垂直等分线co,而兀轴平行于S
3、S2o设d为此二针孔的距离，/为二针孔连线到屏幕的垂直距离，对屏上某点p(Q刃而言，厅一斤2=2xc
4、l2xd光从二针孔到该点的几何路程分别为两式平方相减得(5.1)d-々是光从S］和S2到达P点的儿何程差，在空气屮近似等于光程差》。实际上，只有当d/,并口以和y也很小时，才便于观测到干涉现象，此时将式(5.2)代入式(5.1)得到cxdS=r2-f=—(5.2)当两束光到达屏上某点的光程差满足5=该点呈现千涉加强，所以X满足卜•列的+/;«2/各点强度皆为最人：x=—l(5.3a)式屮k=0,±1,±2…为干涉条纹的级次，A为单色光波长。(5.3b)因干涉相消而岀现的光强最小各点的X处标应满足
5、x=(2k+l)~y2a由于二光束交龛区发生干涉而引起的光强分布的变化只取决于兀坐标，从干涉场观察到的明暗条纹。相邻明条纹或暗条纹的距离为所以(5.4)的干涉图样就是一系列平行于y轴的等间隔(5.5)只要测得d,I和心值，便可测岀单色光波长ZoJIJ狭缝代替上述小孔，并按图5-0-2安排光路，能获得比较明亮的干涉图样，便于观测。实验装置（图9-1）1:钠灯（加圆孔光阑）2:透镜L]（/=50mm）3:二维架（SZ-07）4:可调狭缝S（SZ-27）5:透镜架（SZ-08,加光阑）6:透镜b（厂=1
6、50mm）7:双棱镜调节架（SZ-41）8:双缝9:延伸架10:测微目镜架11:测微目镜12:二维平移底座（SZ-02）13:二维平移底座（SZ-02）14:升降调节座（SZ-03）15:二维平移底座（SZ-02）16:升降调节座（SZ-03）图9-1实验步骤1）使钠光通过透镜J会聚到狭缝S上，用透镜L2将S成像于测微目镜分划板M上,然后将双缝D置于》近旁。在调节好S,D和M的mm刻线的平行，并适当调窄S之后，目镜视场出现便于观测的杨氏条纹。2）用测微目镜测量干涉条纹的间距△/,用米尺测量双缝至目
7、镜焦面的距离/,用显微镜测量双缝的间距d,根据=y计算钠黄光的波长2。实验二菲涅耳单缝衍射实验装置（图16-1）1:激光器架（SZ-42）2:He・Ne激光器3:扩束器（厂=4.5mm）4:二维架5:可调狭缝6:白屏（SZ-13）7:升降调整座（SZ-03）8:三维平移底座（SZ-01）9:二维平移底座（SZ-02）10:升降调整座（SZ-03）图16-1调节与观察使激光通过扩束器（造成非远场条件）照射到狭缝上，用白屏接收衍射条纹。在缓慢、连续地将狭缝由很窄变到很宽的同时，注意屏上的衍射图样，可观
8、察到与理论分析一致的由近似夫琅禾费单缝衍射逐渐变化成各种菲涅耳单缝衍射，最后形成两个对称的直边衍射的现象。=tg'[图22-1（图22-1）,如果入射角i满足实验三偏振光的产生和检验光的各种干涉和衍射实验充分地证实了光的波动性质。通过以下定性和定量的偏振实验，能够进一步证实光的横波性质，同时也有助于对光的电磁理论的理解。原理光是电磁波，和其他电磁辐射一样，都是横波。它是由互相垂直的两个振动矢量即电场强度矢量E和磁场强度矢量H來表征的。因为引起人的视觉反应的和光化学反应的是其电矢量，所以通常将E矢量
9、称做光矢量。电矢量只限于某一•确定方向的光，称做平血偏振光。又因该电欠量末端的轨迹为一真线，也称线偏振光。另一种偏振光，它的电矢量随时间作有规则的变化，该矢量末端在垂直于传播方向的平面上的轨迹是椭圜或圜，就是椭圆偏振光或圜偏振光。从一个实际光源发出的光，由于大量原子或分子的热运动和辎射的随机性，电欠暈的取向和大小没有哪个方向特别占优势，呈现一种平均状态，这就是口然光。介于口然光和线偏振光Z间，有较多的电矢量取向丁•某方向，就成为部分偏振光。光以任意角度入射到两种透明介质的分界面上,
