工程光学实验1,-2-3讲义

《工程光学实验1,-2-3讲义》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、工程光学实验讲义实验预备知识一、光学元件和仪器的维护透镜、棱镜、偏振片、平面反射镜等光学元件，大多数是用光学玻璃制成的。它们的光学表面都是经过仔细的研磨和抛光，有些还镀有一层或多层薄膜。对这些元件或其材料的光学性能（如折射率，反射率和投射率等）都有一定要求，而光学器件的机械性能和化学性能较差，若使用和维护不当，则会降低光学性能甚至损坏报废。（如摔坏，磨损，腐蚀等）。为安全使用光学元件和仪器，必须遵守以下注意事项：1）必须在了解仪器的操作和使用方法后方可使用。2）轻拿轻放，勿使仪器或光学元件收到冲击或震动，特别要防止摔落。不使用的光学

2、元件随时装入专用盒内。3）切忌用手接触元件的光学表面，如必需用手拿光学元件是，只能接触器磨砂面，如透镜的边缘，棱镜的上下底面等。4）光学元件表面上如有尘土，用实验室专用的脱脂棉或用橡皮球吹掉。5）光学元件表面若有轻微的污痕或指印，用清洁的镜头纸轻轻拂去，但不要加压擦拭，不能用手帕，普通纸片或者衣服等擦拭。6）防止唾液或其它溶液溅落在光学元件的表面上。7）调整光学仪器时，要耐心细致，一边观察一边调整，动作要轻、慢，严禁盲目及粗鲁操作。8）仪器用后应放回箱内或者包装盒中，防止灰尘沾污。二、共轴调节光学实验中经常要用到一个或多个透镜成像，

3、为获得较好的成像质量，必须使各个透镜的主光轴重合，并使物体位于透镜的主光轴附近。此外，成像公式中的物距、像距等都是沿主光轴计算长度的，为测量准确，必须使透镜的主光轴与带有刻度的导轨平行。调节方法：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标尺平行的直线上，使透镜的主光轴与标尺平行，并且使物（或物屏）与平台垂直。粗调的效果与实验者的经验有关。2）细调这一步骤需要靠其他仪器或者成像规律来判断和调节。不同的装置有不同的调节方法。比如物体与单个凸透镜共轴是要将物上的某点调到主光轴上，

4、需要根据凸透镜的成像规律来判断。当物AB与像屏之间的距离大于4倍焦距时，将凸透镜沿光轴移到两个位置在屏上成像，一次成放大的像，一次成缩小的像，若物点位于轴外，则两次成像一定不在光轴上，且不重合，但缩小像点更靠近光轴，因此在成像屏上记录小像点位置，调节透镜的高低左右，是放大像点更靠近小像点，如此反复调节几次，则说明物点已调到透镜的主光轴上了。3）若要调多个透镜共轴，则先将物上点调到一个凸透镜的主光轴上，然后同样根据轴上物点的像总在轴上的原理，逐个增加待调透镜，调节它们使之逐个与第一个透镜共轴。预备课程：光学器件的认识和使用方法认识光学

5、元件：透镜（尺寸和焦距），透镜的固定，平面反射镜，分划板，白屏，物屏（认识品字物）测微目镜。光学仪器：光源及其使用方法，滑轨移动台，干板夹，滑座，半导体激光器及其使用方法，偏振片的安装及使用，光电接收器，二维调整架及可变口径二维架的使用实验一用位移法测薄透镜焦距1.实验目的：了解、掌握位移法测量凸透镜原理焦距的原理和方法2.实验原理基于几何光学成像原理，对于凸透镜，如果物及其成像接收屏之间的距离大于4倍焦距，物像之间的距离记做L，移动凸透镜，则在接收屏上会成两次清晰的像。当物和透镜之间的距离在1倍和2倍焦距之间时，所成为放大的像，当

6、物距大于2倍焦距时，所成像为缩小的像。因此，在测量时，移动凸透镜，观察在接收屏上所成的放大象和缩小像，分别记录此时透镜距物及接收屏的距离，计算透镜移动距离e。则根据光路可逆性原理，第一次成像的物距和第二次成像的像距相等，第一次成像的像距等于第二次成像的物距。则由图2得：物距，像距，带入高斯公式得到凸透镜的焦距为：图1图2三、实验仪器1.带有毛玻璃的白炽灯光源2.物屏3.凸透镜4.二维调整架5.白屏（接收屏）6.滑座4个7.一维导轨。四、光路图图3实验装置图五、实验步骤1.把全部器件按照图3的顺序摆放在一维导轨上，靠拢后目测调至共轴，

7、而后拉开物屏和接收屏，使其之间的距离大于4倍焦距。2.物屏和接收屏固定不动，记录在一维导轨上的刻度，沿一维导轨方向移动凸透镜，使物屏上的品字形物在接收白屏上成一清晰放大的像，记录凸透镜的在导轨上的位置。3.沿一维导轨方向移动凸透镜，使物屏上的品字形物在接收屏上成一缩小的像，记录凸透镜的位置。4.分别将物屏，凸透镜和接收屏翻转180度，重复步骤1，2，3，分别记录凸透镜的两个成像位置。5.换一个凸透镜，重复上述实验。比较实际测量焦距和真实焦距的差异，并分析原因。注意事项光源打开时，请勿触摸，以免烫伤！！小心勿用手触摸镜面，避免磕碰透镜

8、以免破碎！！六、数据处理及分析单位：mm实验次数物屏刻度像屏刻度凸透镜位置1凸透镜位置2122.利用高斯公式推导位移法的焦距测量公式：3.计算透镜焦距，并分析焦距测量的误差产生的原因。实验二用自准法测薄透镜焦距（选做）一、实验目的：掌