光学实验中的基本测量仪器

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1、光学实验的基本知识光学实验与之前学过的力学、电磁学实验相比，有自身特别之处。光学实验要求与理论的联系更为紧密。在理论的指导下进行实验现象的分析，仪器的调节、操作；同时，光学理论课程的学习，也必须通过实验的观察测量，才能够更好的理解。光学系统是非常复杂和精密的，它们都是由一些通用性很强的光学元器件组成，掌握一些常用的光学元器件的结构、性能，特点及使用方法，对以后正确使用光学元器件有重要的作用。总的要求是通过光学实验的学习，能够正确地使用基本光学仪器，如分光仪，光具座，干涉仪等；能够掌握光学实验的光路调整及基本光学量(如折射率，焦距，波长等)的

2、测量方法；同时还要能正确使用一些常用的光源，如钠灯，汞灯及氦氖激光等。一、基本常识1.取放光学仪器的零件时动作要轻巧，各仅器，零件及用具都应放在妥当的地方，以免黑暗中碰掉而损坏。2.所有光学镜片(透镜、平面镜、棱镜、光栅、波片、偏振片、分光镜等等)都是十分光滑的，要爱护，切忌用手及硬物触碰。取放光学元件时，只能拿住其毛边或毛面，需要清洁时必须用专用镜头纸擦拭。3.玻璃元件比较脆弱又很贵重，使用时应避免碰撞，迭落。4.光学仪器都很比较精密，为了不损伤仪器，一定要掌握使用方法后再动手调节。调节时动作应轻巧缓慢，用于固定镜片的锁紧螺钉和调节螺钉要

3、轻扭。5.白炽灯是复色光源（白光－由红、澄、黄、绿、青、蓝、紫色光混合而成）；汞灯是由部分线状谱的光混合成的复色光源；钠灯是准单色光源（有两条非常相近的波长），可用于干涉实验的光源，只是光强较弱不方便观测；激光是单色光源（一种波长），是用于干涉实验的理想光源。二、基本知识1.部分光学实验仪器（如：分光计、迈克尔逊干涉仪、读数显微镜、棱镜摄谱仪），可以用来做多种测试实验。分光计可以用于三棱镜的顶角角度测量，某一波长的色散及色散曲线（n-λ曲线）测量，光谱观测及光栅衍射，某透明体的折射率测量等等。实验用光源有汞灯、钠灯或激光器。迈克尔逊干涉仪可

4、以用于未知激光波长的实验测量，微小长度和位移的测量，当用平行光入射时，还可以进行面形、面形变、气体折射率或温度场的实验观测。读数显微镜以钠灯为光源可以进行微小尺寸、球面半径的测量，固体热胀系数、液体折射率等的测量。2.在光具座上可以进行的光学实验有：薄透镜的焦距测定，典型光学系统（显微镜、望远镜）的设计，偏振现象的观测，双棱镜的干涉、激光或钠光灯的波长测量等。3.在光学平台上可以进行各种各样的光学实验，除上述的各种光学实验外，还可以进行许多设计性和研究性的实验、全息干涉测量或全息照相实验。4.全息照相分为两个步骤：全息记录和再现。从物理角度

5、说，全息记录是两束光（物光和参考光）的干涉图样的拍摄和冲洗；全息再现是通过干涉图片产生的衍射图像。5.在所有干涉类的实验中，防震是最基本的要求，其次，根据光的时间相干性，进行干涉的两束激光（或钠光）只能从一个光源分出（分振幅或分波面），且两束光的光程差不能太大。三、光学实验仪器概述:主要含：激光光源，光学元件，观察屏或信息记录介质1.激光光源;激光器即Laser(LightAmplificationbystimulatedemissionofradiation)，原意是利用受激辐射实现光的放大．然而实际上的激光器,一般不是放大器,而是振荡器

6、,即利用受激辐射实现光的振荡,或产生相干光。图1标有安培表和电压表激光器示意图（He－Ne激光）.Anode正极cathode负极dcpowersupply直流电压源dischargetube增益管mirror反光镜brewsterwindow布儒斯特窗1960年,梅曼制成了世界上第一台红宝石激光器.而现在被广泛用于各行各业。激光的特性:(1)高度的相干性(2)光束按高斯分布激光器的分类:(1)气体激光器——He-Ne激光器,Ar离子激光器(2)液体激光器——染料激光器(3)固体激光器——半导体激光器,红宝石激光器实验中常用的激光器是气体型

7、He-Ne内腔式激光器,波长为632.8nm的红光，功率2mW。个别实验中还会用到半导体激光器。2、用于光学实验的元件一般包括：防震平台、分束镜、扩束镜、反射镜、成像透镜、准直镜、多自由度微调器、可变光栏、傅立叶变换透镜、观察屏等部件。如果是全息实验还需要快门、干版架、记录干版、自动曝光和显定影定时器等。⑴防震平台光学实验需要一个稳定的防震平台。特别是全息图制作实验，记录的是参考波和物光波干涉条纹，如果在曝光过程中因为振动导致两光波有变化，就会影响干涉条纹的调制度。通常要求该光波的振动变化小于十分之一个波长。因此使用防震平台是很有必要的，同

8、时记录全息图时室内不要通风，工作人员不要大声讲话，操作时保持身体离开工作台有一定距离。⑵光学元件①分束镜:分束镜是将激光束分为两束，在干涉类实验中可产生两束有一定夹角的相干光，在