光学实验基础知识

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1、光学实验基础知识课程背景光学：物理学经典学科，发展迅速。经典光学理论和实验方法：促进科技进步。新的研究成果和实验技术：促进光学学科及其他科技领域发展，如天文、化学、生物、医学等。光学实验技术：观察基本光学现象，学习和掌握光学实验的基本知识和基本方法，培养基本的光学实验技能。光学实验：仪器精密，调节复杂，只有在了解仪器结构性能基础上建立清晰的物理图像，才能选择有效而准确的调节方法，判断仪器是否处于正常的工作状态。理论联系实际：在光学实验过程中，仪器的调节和检验，实验现象的观察、分析等都离不开理论的指导。（一）基本物理量的测量方法基本物理量：透镜的焦距、基点、曲

2、率半径，介质折射率、溶液浓度、光波波长、光栅常量等。测量方法：焦距测量：物距像距法、二次成像法、自准直法、辅助透镜法折射率测量：最小偏向角法、掠入射法光波波长测量：双棱镜干涉法、迈克尔逊干涉法、透射光栅法溶液浓度测量：旋光法偏振光分析、单色仪定标加深理论—掌握方法—观察现象—分析现象一、光学实验的主要内容（二）常用光学仪器的使用光具座、分光计、测微目镜、读数显微镜、干涉仪等。（三）学习分析光学实验中的基本光路自准直光路、分光光路、助视放大光路、恒偏向光路。（四）继续学习分析误差的方法和提高对实验数据的处理能力注重系统误差的消除二、光学实验的特点与理论密切结合

3、频率极高的电磁波，1014数量级，光学现象不直观，只能观察一定时间内的平均效果。靠理论的支撑才能把握住实验现象。仪器调节要求高仪器精密，必须严格调节，才能保证精度。迈克尔逊干涉仪精度可达10-4mm。实验能力要求高实验技能、理论基础、判断能力。三、注意事项动作轻缓（取放元件、调节仪器、走动）不要触及光学表面（拿毛玻璃面、棱）取物品做到“有序”（顺着桌面摸，防止跌落）避免急躁情绪互相照应（避免互相干扰）四、基本光路（一）自准直光路1.f′OOO′分划板透镜平面镜在物体自身的平面上产生物体的实像，所以称为自准直光路。2.f′OO′分划板透镜平面镜Oyy′αααα

4、3.f′OO′分划板透镜平面镜Oyy′α2αα2α物平面与反射镜平面相对位置影响实像的位置，例如：分光计的调节就是利用自准直光路实现光轴与主轴的垂直。应用：自准直目镜。阿贝目镜高斯目镜（二）三棱镜分光光路复色光→棱镜→单色光同一棱镜对不同波长的光具有不同的折射率。（针对钠光波长589.3nm而言）偏向角：出射光与入射光的夹角。最小偏向角：光路对称时，出射光与入射光的夹角。δi1i1′i2i2′（三）光栅分光光路分光原理：光栅方程dsinθ=kλ各级谱线分布于零级像两侧。零级像：k=0,θ=0的位置，所有波长的光重叠在一起。五、基本光学仪器的使用（一）光具座双

5、杆式和平直导轨式长度为1-2m，刻有毫米标尺。滑块支架。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

6、段距离,都是指光学系统光轴上的距离,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步进行。（1）粗调先把物、透镜、像屏等元件放置于光具座上，如图依次检查并调整物、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）细调二次成像法成小像时，调节光屏位置，使P〞与屏中心重合；成大像时，则调节透镜的高低或左右

7、，使P′位于光屏中心。依次反复调节，便可调好。（二）分光计精密测角仪：测量棱镜角，偏向角分光仪器：借助分光元件可观察光谱，测量波长。1.分光计的构造简单结构1，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，载物台调平螺丝7，载物台锁紧螺丝8，望远镜9，望远镜锁紧螺丝具体结构10，阿贝式自准直目镜11，目镜视度调节手轮12，望远镜光轴高低调节螺丝13，望远镜光轴水平调节螺丝14，支臂15，望远镜微调螺丝16，望远镜止动螺丝17，转轴与度盘止动螺丝18，制动架α19，底座20，转座21，度盘22，游标盘23，支柱24，游标盘微调螺丝25，游标盘止

8、动螺丝26，准直管光轴水平调节螺丝27，准直管光轴高