工程光学实验教材.doc
《工程光学实验教材.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《工程光学实验教材.doc(20页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、实验一自组望远镜(测量实验)一、实验目的了解望远镜的基本原理和结构,并掌握其调节、使用和测量它的放大率的方法。二、实验原理最简朴的望远镜是由一片长焦距的凸透镜作为物镜,用一短焦距的凸透镜作为目镜组合而成。远处的物通过物镜在其后焦面附近成一缩小的倒立实像,物镜的像方焦平面与目镜的物方焦平面重合。而目镜起一放大镜的作用,把这个倒立的实像再放大成一个正立的像,如图五所示。三、实验仪器1、带有毛玻璃的白炽灯光源S2、毫米尺FL=7mm3、二维调整架:SZ-074、物镜Lo:fo=225mm5、二维调整架:SZ-076、测微目镜Le:(去掉其物镜头的读数显微镜)7、读数显微镜架:SZ-388、滑座:TH
2、709、滑座:TH70Y10、滑座:TH70Y11、滑座:TH7012、白屏:SZ-13四、仪器实物图及原理图图四五、实验环节1、 把所有器件按图四的顺序摆放在导轨上,毫米尺竖直放置,靠拢后目测调至共轴,把标尺放在毫米尺一侧。2、 把F和Le的间距调至最大,沿导轨前后移动Lo,使一只眼睛通过Le看到清楚的完整毫米尺上的刻线。3、 再用另一只眼睛看标尺,读出测微目镜看到的像在标尺上的尺寸。六、数据解决毫米尺尺寸AB;像在标尺上的尺寸AB望远镜放大倍率M=AB/AB七、实验结果:1、数据:毫米尺尺寸AB=2mm;像在标尺上的尺寸AB101cm所以,望远镜放大倍率M=ABAB=10/2=5倍2、观测
3、到的现象:八、碰到的问题及心得体会:1、开始实验时,由于各个仪器的间距摆放不合理,导致得不到想要的实验结果,最后看了实验册,重新摆放仪器;2、移动透镜的速度过快,使得我们看不到实验现象,也就没法组成望远镜,最后通过老师的指导,我们缓慢移动透镜;3、由于不知道会看到什么样的实验现象,以至于我们看到了微小的现象,认为不是我们想要的实验结果,再次导致没有做出来;4、最终在老师的一再指导下,我们终于自组成功望远镜,且通过观测我们得到规律:凸透镜成像规律:物距大于二倍焦距时成缩小实像。实验二自组显微镜(测量实验)一、实验目的了解显微镜的基本原理和结构,并掌握其调节、使用和测量它的放大率的一种方法。二、实
4、验原理物镜Lo的焦距fo很短,将F1放在它前面距离略大于fo的位置,F1经Lo后成一放大实像F1,然后再用目镜Le作为放大镜观测这个中间像F1,F1应成像在Le的第一焦点Fe之内,通过目镜后在明视距离处成一放大的虚像F1。三、实验仪器1、带有毛玻璃的白炽灯光源S2、1/10mm分划板F13、二维调整架:SZ-074、物镜Lo:fo=15mm5、二维调整架:SZ-076、测微目镜Le(去掉其物镜头的读数显微镜)7、读数显微镜架:SZ-388、三维底座:SZ-019、一维底座:SZ-0310、一维底座:SZ-0311、通用底座:SZ-04四、仪器实物图及原理图图四(1)图四(2)五、实验环节1、
5、把所有器件按图四的顺序摆放在平台上,靠拢后目测调至共轴。2、 把透镜Lo、Le的间距固定为180mm。3、 沿标尺导轨前后移动F1(F1紧挨毛玻璃装置,使F1置于略大于fo的位置),直至在显微镜系统中看清分划板F1的刻线。六、数据解决显微镜的计算放大率:其中:,见图示。本实验中的fe=250/20(计算方法可参考光学书籍)七、实验结果1、数据:=|250*(-25)|/(15*250/20)=3.332、观测到的现象:八、碰到的问题及心得体会1、自组显微镜时,由于各个仪器的间距摆放不合理,导致得不到想要的实验结果,最后看了实验册,重新摆放仪器;2、移动透镜的速度过快,使得我们看不到实验现象,也
6、就没法组成显微镜,最后通过老师的指导,我们缓慢移动透镜;3、由于不知道会看到什么样的实验现象,以至于我们看到了微小的现象,认为不是我们想要的实验结果,再次导致没有做出来;4、最终在老师的一再指导下,我们终于自组成功显微镜,且通过观测我们得到规律:凸透镜成像规律:物体在一倍焦距以内,成放大正立的虚像;在一倍焦距以外二倍焦距以内成倒立放大放大的实像。实验三偏振光分析(测量实验)一、实验目的观测光的偏振现象,分析偏振光,起偏,定光轴二、实验原理(一) 偏振光的基本概念光是电磁波,它的电矢量E和磁矢量H互相垂直,且均垂直于光的传播方向c,通常用电矢量E代表代表光的振动方向,并将电矢量E和光的传播方向c
7、所构成的平面称为光振动面。在传播过程中,电矢量的振动方向始终在某一拟定方向的光称为平面偏振光或线偏振光,如附图1(a)。光源发射的光是由大量原子或分子辐射构成的。由于大量原子或分子的热运动和辐射的随机性,它们所发射的光的振动面,出现在各个方面的几率是相同的。故这种光源发射的光对外不显现偏振的性质,称为自然光附图1(b)。在发光过程中,有些光的振动面在某个特定方向上出现的几率大于其他方向,即在较长时间内电矢量在某一方向上较强,这种光称为部分偏振光,如图附图1(c)所示,尚有一些光,其振动面的取向和电矢量的大小随时间作有规律的变化,而电矢量末端在垂直于传播方向的平面上的轨迹呈椭圆或圆。这种光称为椭
8、圆偏振光或圆偏振光。附图1(a)附图1(b)附图1(c)(二)获得偏振光的常用方法将非偏振光变成偏振光的过程称为起偏,起偏的装置称为起偏器。常用的起偏装置重要有:1、反射起偏器(或透射起偏器)当自然光在两种媒质的界面上反射和折射时,反射光和折射光都将成为部分偏振光。当入射角达成某一特定值时,反射光成为完全偏振光,其振动面垂直于入射面(见附图2)而角就是布儒斯特角,也称为起偏振角,由布儒斯特定律得例如,当光由空气射向n=1.54的玻璃板时,=57度若入射光以起偏振角射到多层平行玻璃片上,通过多次反射最后透射出来的光也就接近于线偏振光,其振动面平行于入射面。由多层玻璃片组成的这种透射起偏振器又称为
9、玻璃片堆。见附图3。附图2附图3附图42、晶体起偏器运用某些晶体的双折射现象来获得线偏振光,如尼科尔棱镜等。1、 偏振片(分子型薄膜偏振片)聚乙烯醇胶膜内部具有刷状结构的炼状分子。在胶膜被拉伸时,这些炼状分子被拉直并平行排列在拉伸方向上,拉伸过的胶膜只允许振动取向平行于分子排列方向(此方向称为偏振片的偏振轴)的光通过,运用它可获得线偏振光,其示意图参看图附图4。偏振片是一种常用的“起偏”元件,用它可获得截面积较大的偏振光束(它就是本实验使用的元件)。(三)偏振光的检测鉴别光的偏振状态的过程称为检偏,它所用的装置称为检偏器。事实上,起偏器和检偏器是通用的。用于起偏的偏振片称为起偏器,把它用于检偏
10、就成为检偏器了。按照马吕斯定律,强度为I0的线偏振光通过检偏器后,透射光的强度为式中为入射光偏振方向与检偏器偏振轴之间的夹角。显然,当以光线传播方向为轴转动检偏器时,透射光强度I将发生周期性变化。当=0度时,透射光强度最大;当=90度时,透射光强度最小(消失状态);当0度90度时,透射光强度介于最大值和最小之间。因此,根据透射光强度变化的情况,可以区别光的不同偏振状态。(四)偏振光通过波晶片时的情形1.波晶片波晶片是从单轴晶体中切割下来的平行平面板,其表面平行于光轴。当一束单色平行自然光正入射到波晶片上时,光在晶体内部便分解为o光与e光。o光电矢量垂直于光轴;e光电矢量平行于光轴。而o光和e光
11、的传播方向不变,仍都与表面垂直。但o光在晶体内的速度为,e光的为即相应的折射率、不同。设晶片的厚度为l,则两束光通过晶体后就有位相差式中为光波在真空中的波长。的晶片,称为全波片;者为半波片(/2波片);为/4片,上面的k都是任意整数。不管全波片,半波片或/4片都是对一定波长而言。以下直角坐标系的选择,是以e光振动方向为横轴,o光振动方向为纵轴。沿任意方向振动的光,正入射到波晶片的表面,其振动便按此坐标系分解为e分量和o分量。2.光束通过波片后偏振态的改变平行光垂直入射到波晶片后,分解为e分量和o分量,透过晶片,两者间产生一附加位相差。离开晶片时合成光波的偏振性质,决定于及入射光的性质。(1)偏
12、振态不变的情形(i)自然光通过波晶片,仍为自然光。由于自然光的两个正交分量之间的位相差是无规的,通过波晶片,引入一恒定的位相差,其结果还是无规的。(ii)若入射光为线偏振光,其电矢量E平行e轴(或o轴),则任何波长片对它都不起作用,出射光仍为本来的线偏振光。由于这时只有一个分量,谈不上振动的合成与偏振态的改变。除上述二情形外,偏振光通过波晶片,一般其偏振情况是要改变的。(2)/2片与偏振光(i)若入射光为线偏振光,在/2片的前面(入射处)上分解为=0或出射光表达为讨论二波的相对位相差,上式可写为=出射光二正交分量的相对位相差由此决定。现在和这说明出射光也是线偏振光,但振动方向与入射光的不同。如
13、入射光与晶片光轴成角,则出射光与光轴成-角。即线偏振光经/2片电矢量振动方向转过了2角。(ii)若入射光为椭圆偏振光,作类似的分析可知,半波片既改变椭圆偏振光长(短)轴的取向,也改变椭圆偏振光(圆偏振光)的旋转方向。(3)/4片与偏振光(i)入射光为线偏振光=0或则出射光为则出射光为此式代表一正椭圆偏振光。相应于右旋,相应于左旋。当时,出射光为圆偏振光。(ii)入射光为圆偏振光此式代表线偏振光。出射光电矢量沿一、三象限;,沿二、四象限。(iii)入射光为椭圆偏振光出射光为可见出射光一般为椭圆偏振光。三、实验仪器1、HeNe激光器(632.8nm)2、偏振片(起偏器)3、可变口径二维架:SZ-0
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 工程 光学 实验 教材
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【精****】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【精****】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。