绪论——光学实验基础知识

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1、绪论——光学实验基础知识§1光学实验的内容1．学习光学中基本物理量的测量方法光学中的基本物理量有透镜的焦距、光栅常量、光波波长等。2．学会使用一些常用的光学仪器光学中的常用的光学仪器有光具座、分光计、读数显微镜、干涉仪等。3．学习分析光学实验中的基本光路。4．继续学习分析误差的方法和提高对实验数据的处理能力。§2光学实验仪器的结构与调节在光学实验中，常使用的一些基本光学仪器有光具座、测微目镜、移测显微镜、望远镜、分光计等。本节将对几种基本的光学仪器及其特性作一介绍。§2-1光具座光具座结构的主体是一个平直的导轨，有简易的双杆式和通用的平直

2、导轨式两种。导轨的长度为1-2m，上面刻有毫米标尺。另外还有多个可以在导轨面上移动的滑块支架。一台性能良好的光具座应该是导轨的长度较长，平直度较好；还要保持光具座上各组件的同轴性和滑块支架的平稳性。图0-2-1示出GP-78型光具座的结构示意图，它是目前光学实验中比较通用的一种光具座，长1.5m，精度较高。图0—2—1光具座上的共轴调节如下：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，必须保持光束的同心结构，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

3、统成像时，在像方空间必有唯一的共轭像点存在，而且符合各种理论计算公式。为此，在光具座上调节光学系统，必须满足以下几点。1.光具座水平调节光具座底角的水平调节螺钉(借助水平尺)，使光具座水平。2.共轴调节光学系统中各光学元件的光轴,使之共轴。并让物体发出的成像光束满足近轴光线的要求。3.等高因为成像公式中的各段距离,都是指光学系统共轴上的距离,所以要从光具座轨道上的读数求出符合实际的距离,必须做到光学系统的光轴和光具座道轨的基线平行—简称等高。调节光学系统各元件的共轴等高，是光学实验中的一项基本要求，必须很好掌握，一般的调节可分粗调和细调两

4、步进行。图0—2—2（1）粗调先把物、透镜、像屏等元件放置于光具座上，如图0-2-2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）细调依靠成像规律进行调节。例如在透镜焦距测定实验中，若物和观察光图0—2—3屏相距较远，则移动透镜时会有两个不同的位置Ⅰ和Ⅱ，于屏上分别呈现大、小两个实像。若物的中心处在透镜光轴上面且光轴与导轨基本平行，则移动透镜时，大小两次成像的中心必将重合。若物的中心偏离光轴或导轨与光轴不平行，则

5、移动透镜时，两次成像时像的中心不再重合。这时可根据像中心的偏移判断，调节至共轴等高状态。如图（0-2-3）所示，物体P的中心偏离在透镜光轴之下，则大小两像P/、P//的中心均偏离光轴，分别位于光轴上方的P/和P//处，小像中心P//离轴较近。一般调节的方法是成小像时，调节光屏位置，使P//与屏中心重合；而在成大像时，则调节透镜的高低或左右，使P/位于光屏中心。依次反复调节，便可调好。§2-2分光计分光计是一种常用的光学仪器，实际上就是一种精密的测角仪。在几何光学实验中，主要用来测定棱镜角、衍射角等等，而在物理光学实验中，加上分光元件（棱镜

6、、光栅）即可作为分光仪器，用来观察光谱，测量光谱线的波长等等。下面以（JJY型）分光计为例，说明它的结构原理和调节方法。一、分光计的结构分光计主要由底座、望远镜、准直管、载物平台和刻度园盘等几部分组成，每部分0—2—41.狭缝装置；2.狭缝装置锁紧螺丝；3.准直管；4.制动架;5.载物台；6.载物台水平调节螺丝；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.目镜视度调节手轮;12.望远镜光轴倾斜度调节螺丝；13.望远镜光轴水平调节螺丝；14.支臂;15.望远镜微调螺丝;16.望远镜微调螺丝;17.转盘与

7、度盘止动螺钉;18.制动(一);19.底座；20.转座;21.度盘;22.游标;23.立柱;25.游标盘止动螺钉;26.准直管光轴水平调节螺丝；27.准直管光轴倾斜度调节螺丝；28.狭缝宽度调节手轮;均有特定的调节螺钉，图0—2—4为JJY型分光计的结构外型图1．分光计的底座要求平稳而坚实。在底座的中央固定着中心轴，刻度盘和游标内盘套在中心轴上，可以绕中心轴旋转。2．准直管固定在底柱的立柱上，它是用来产生平行光的。准直管的一端装有消色差物镜，另一端为装有狭缝的套管，狭缝的宽度可在0.02—2mm范围内改变。3．望远镜安装在支臂上，支臂与转

8、座固定在一起，套在主刻度盘上，它是用来观察目标和确定光线进行方向的。物镜Lo和一般望远镜一样为消色差物镜，但目镜Le的结构有些不同，常用的是阿贝式目镜（其结构如图0—2—5所示）4．分光计上控