光学实验讲义

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1、实验光学讲义山东大学兴隆山校区工科光学实验室实验光学讲义目录实验一薄透镜焦距测量及透镜系统基点位置测量2分实验一自准直法测薄透镜焦距2分实验二二次成像法测薄透镜焦距4分实验三透镜系统基点测量6实验二显微镜与望远镜原理与应用综合实验9分实验一显微镜搭建与光学系统分辨率检测9分实验二望远系统的搭建和参数测量12实验三光学系统像差理论综合实验16分实验一光学系统像差的计算机模拟16分实验二平行光管的调节使用及色差的测量19分实验三星点法观测光学系统单色像差23分实验四阴影法测量光学系统像差与刀口仪原理27分实验五剪切干涉测量光学系统像

2、差30实验四光学综合实验（干涉部分）38分实验一马赫—曾德干涉仪实验38分实验二自组麦克尔逊干涉仪观察干涉现象41实验五衍射光学基础实验45分实验一菲涅尔衍射实验45分实验二夫琅和费衍射50分实验三光栅常数测量52实验六LD/LED特性测试实验551实验光学讲义实验一薄透镜焦距测量及透镜系统基点位置测量透镜分为会聚透镜和发散透镜两类，当透镜厚度与焦距相比甚小时，这种透镜称为薄透镜．所如图1-1示，设薄透镜的像方焦距为f′，物距为l，对应的像距为l′，在近轴光线的条件下．透镜成像的高斯公式为111−=（2-1）l′lf′故ll′f

3、′=（2-2）l−l′F′f′−ll′图1-1透镜成像原理图应用上式时必须注意各物理量所适用的符号法则。在本试验中我们规定，距离自参考点(薄透镜光心)量起。与光线行进方向一致时为正，反之为负，运算时已知量须添加符号，未知量则根据求得结果中的符号判断其物理意义。测量会聚透镜焦距的一般方法有：靠测量物距与像距求焦距。具体方法是：用反射照明光后的实物作为光源，其发出的光线经会聚透镜后，在一定条件下成实像，可用白屏接取实像加以观察，通过测定物距和像距，利用(2-2)式即可算出f′。但是此种方法精度不高。分实验一自准直法测焦距一、引言自准

4、直法是光学实验中常用的方法。在光学信息处理中，自准直法测量透镜焦距，简单迅速，能直接测得透镜焦距的数值。在光学信息处理中，多使用相干的平行光束，而自准直法作为检测平行光的手段之一，仍不失为一种重要的方法。二、实验目的（1）学会调节光学系统共轴。（2）掌握薄透镜焦距的常用测定方法。（3）研究透镜成像的规律。2实验光学讲义三、基本原理如图1-2所示，若物体AB正好处在透镜L的前焦面处，那么物体上各点发出的光经过透镜后，变成不同方向的平行光，经透镜后方的反射镜M把平行光反射回来，反射光经过透镜后，成一倒立的与原物大小相同的实象A′B′

5、，像A′B′位于原物平面处。即成像于该透镜的前焦面上。此时物与透镜之间的距离就是透镜的焦距f，它的大小可用刻度尺直接测量出来。LMOA(B′)B(A′)f图1-2自准直法测会聚透镜焦距原理图四、仪器用具1.激光平行光源（包括激光器,扩束镜，准直镜等）2.干板架3.目标板4.简易一维调节滑块5.待测透镜（Φ40.0，f200.0）6.反射镜7.二维调节透镜/反射镜支架导轨，滑块，支杆，调节支座五、实验步骤（1）参照图2-3，沿滑轨装妥各器件，并调至共轴。5671234物屏图案图2-3自准直光路装配图3实验光学讲义（2）移动待测透镜

6、，直至在目标板上获得镂空图案的倒立实像；（3）调整反射镜，并微调待测透镜，使像最清晰且与物等大（充满同一圆面积）；（4）分别记下目标板和被测透镜的位置a1、a2；（5）计算：f=a−a（2-3）12（6）重复几次实验，计算焦距，取平均值。分实验二二次成像法测焦距一、引言二次成像法测量焦距是通过两次成像，测量出相关数据，通过成像公式计算出透镜焦距。二、实验目的（1）学会调节光学系统共轴。（2）掌握薄透镜焦距的常用测定方法。（3）研究透镜成像的规律。三、基本原理由透镜两次成像求焦距方法如下：LIOdl图2-1透镜两次成像原理图当物体

7、与白屏的距离l>4f时，保持其相对位置不变，则会聚透镜置于物体与白屏之间，可以找到两个位置，在白屏上都能看到清晰的像．如图2-1所示，透镜两位置之间的距离的绝对值为d，运用物像的共扼对称性质，容易证明22l−df′=（2-4）4l上式表明．只要测出d和l，就可以算出f′．由于是通过透镜两次成像而求得4实验光学讲义的f′，这种方法称为二次成像法或贝塞尔法．这种方法中不须考虑透镜本身的厚度，因此用这种方法测出的焦距一般较为准确．四、仪器用具1.激光平行光源（包括激光器,扩束镜，准直镜等）2.干板架3.目标板4.一维调节滑块5.待测透

8、镜（Φ40.0，f80.0）6.分划板7.二维调节透镜/反射镜支架导轨，滑块，支杆，调节支座等五、实验步骤（1）按图2-2沿导轨布置各器件并调至共轴，再使目标板与分划板之间的距离l>4f′；5671234物屏图案图2-2两次成像光路装配图（2）移动待测透镜，使被