北航17系工程光学实验报告

《北航17系工程光学实验报告》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、成绩北京航空航天大学物理光学实验报告学院仪器科学与光电工程专业方向遥感科学与技术班级141717学号姓名权重1:1:1指导教师实验一光的干涉实验时间2016.12.18一、实验目的通过本实验，观察干涉现象，了解干涉原理，学会干涉光路的搭构与调整，通过干涉环的变化与被测量的关系，得到一些被测的物理量。二、实验设备实验平台（400mm×600mm）1个二维可调半导体激光器（650nm，4mW)1套二维可调分束镜1套二维可调反射镜2套二维可调扩束镜1套白屏1个气室＋压强计1套三、实验内容1）迈克尔逊干涉

2、仪迈克尔逊干涉仪作为一种十分古老的干涉仪，于1880年由迈克尔逊发明，并主要由此于1907年获得诺贝尔奖金。它的基本光路结构如图1。它常被用来测量物体的微小位移变化：从光源发出的一束相干光经分束镜G一分为二，分为两束。一束透射光落在反射镜M1上，另一束反射光落在发射镜M2上，M1、M2分别将这两束光沿原路反射回来，在分束镜G上重合后射入扩束镜，投影在白屏上，如果我们对光路调整的合适，将在白屏上看到一系列的明暗相间的干涉条纹，这些干涉条纹会随着M1或M2的移动而移动，且非常敏感，只要反射镜移动半个波

3、长，干涉条纹就移动一个周期，而光波长一般都在微米量级，因此它具有很高的灵敏度和分辨率。图13）萨格奈克干涉仪萨格奈克干涉仪的光路结构如图3所示，光路由一个分束镜G和三个反射镜M组成，它的光路比较特殊，两束光沿着相同的路径反向传播。由于两束光的传播路径严格重合，因此任何实际样品的影响都是同时作用在两个光束上的，且大多数情况下作用相互抵消，我们观察不到变化，但这种干涉仪对角度的变化却有反映。假设干涉仪绕垂直于光路平面的轴转动，则一束光将顺着转动方向传播，而另一束光将逆着转动方向传播，这将引起光程差的变

4、化，从而引起干涉条纹的移动。目前广泛应用于航空、航天领域的的激光陀螺、光纤陀螺就是基于该原理。图3内容：本实验的主要内容为，在光学实验平台上，按图示1、2、3所示光路搭建出三种干涉仪，并调整出粗细适当的干涉条纹。然后在光路中加入气室，对气室加压，改变气室中的空气压强，由于气体的折射率依赖于气体的压强，当这种变化只作用在某一路光束时，必将引起两束光之间的光程差的改变，从而引起干涉条纹的变化。通过压强计读出空气压强同干涉条纹变化的关系，可绘制出空气压强与干涉条纹变化的关系曲线和空气折射率与压强的关系曲

5、线（气室长度100mm）。四、实验步骤1．将半导体激光器、分束镜、反射镜和扩束镜按照图1、2和3位置摆放2．通过白屏调整光束的位置，使所有光束在同一水平高度，保证干涉的实现3．调整分束镜和反射镜的位置，得到干涉条纹4．调整阀门改变气室的压强，观察条纹的变化5．在白屏上固定一个点，计条纹移动的数目6．计算条纹移动的数目与气室压强的变化，画出关系曲线实验中的调试方法和注意事项：1.为了得到粗细合适的干涉条纹，应使重新拟合的两束光尽量重合。两束光之间的夹角越小，干涉条纹越粗，反之越细。在调整光路时，应先

6、使两束光落在同一个平面内。这可以用固定在磁性表座上的白屏来观察两束光各点的高度是否相同来确定。然后在通过使两束光汇集于同一点来保证水平方向的夹角可尽量的小。1.空气压强的变化应平稳而缓慢，可通过气室本身的泄漏来实现。条纹的变化可通过条纹经过白屏上的一个固定点来计数。2.应尽量避免有反射光进入激光器，这将引起激光器工作不稳定。3.条纹计数时不要接触平台，以免引起条纹的抖动。4.光学元件的表面严禁触摸。压强计不可超量程使用，以免损坏。五、实验结果1）迈克尔逊干涉仪所得条纹如图：所得数据如下表：条纹移动

7、的数目气室的压强(KPa)102242221034192461765815861014171212481410591687101871112054122237132424结论：分析数据及条纹移动数目与气室压强变化的关系曲线，可以得到，条纹的移动数目与气室压强有很强的线性相关关系。在实验室的条件下，气压每升高（下降）10KPa，干涉条纹移动1个条纹。3）萨格奈克干涉仪所得条纹如图：实验二衍射现象的观察一、实验目的通过本实验，使学生掌握衍射基本原理二、实验设备800mm导轨1根二维可调半导体激光器1个

8、单缝多缝元件1个一维位移架1个12档光栏探头1个激光功率指示仪1台导轨滑块3个三、实验内容光的衍射是光的波动性的主要标志之一，是傅立叶光学、衍射光栅和二元光学等的基础，它决定光学成象系统的分辨率，同时可以利用它进行精密测量。本实验所用缝元件共包含10种结构，通过对透射光的光强分布情况的测量和分析，了解掌握光的衍射理论仪器构成：四、实验步骤1．将导轨平稳地放置在一个坚固的平台上。2．将半导体激光器放置于导轨的一端，缝元件架紧靠激光器放置，将一维位置架放置在导轨的另一端，放上12档光探