深圳大学--光学实验主要仪器、光路调整与技巧

深深 圳圳 大大 学学 实实 验验 报报 告告 课程名称 课程名称 工程光学 工程光学 1 实验名称 实验名称 实验一实验一 光学实验主要仪器 光路调整与技巧光学实验主要仪器 光路调整与技巧 学院学院 光电工程学院光电工程学院 专业专业 指导教师指导教师 报告人报告人 学号学号 组别 组别 实验时间 实验时间 2015 年年 实验报告提交时间 实验报告提交时间 教务处制教务处制 一 一 实验目的与要求实验目的与要求 掌握光学专业基本元件的功能 掌握基本光路调试技术 主要包括共轴调节和调平行光 二 二 实验器材 实验器材 光学实验仪器主要包括 光源 光学元件 接收器等 1 氦氖激光器8 燕尾式平移台 2 激光夹持器9 分化板 3 显微物镜10 透镜 反射镜支架 40 0 4 物镜接圈11 干板架 5 开口透镜 反射镜支架 20 0 12 毛玻璃 6 一维调节滑块13 平行平晶 7 K9 平凸透镜 40 0 f150 0 14 导轨 滑块 支杆 调节支座 磁力表座等 三 实验原理 三 实验原理 光路调试技术光路调试技术 在光学实验中 光学元件同轴等高的调节是实验中必不可少的一个重要环节 它关系到成像质量的好坏 能否得到预期的光学现象和满意的测量结果 可以说调 整好光路是进行光学研究和光学实验应具备的技能 下面介绍光路的基本调整方法 3 2 1 共轴调节共轴调节 光学实验中经常要遇到用一个或多个透镜同时成像 为了获得较好的像 必须 使各个透镜的主光轴重合 即共轴 并使物体位于透镜的主光轴附近 另外 为了 最大限度的利用激光扩束后的面光源 所有透镜的主轴都需要大致通过光斑中心 才能获得清晰的像 共轴调节使物 观察屏的中心处在透镜光轴上 并使各光学元件共轴 达到共 轴能保证近轴光线的条件成立 共轴调节一般分为两步骤进行 1 第一步粗调 即用眼睛观察 使物 观察屏与透镜中心大致在一条直线上 粗调的方法如下 通过前后移动白屏的方法先使激光光束与台面平行 再将透明物 扩束镜 双凸透镜依次摆好 调节它们的取向和高低左右位置 凭眼睛观察 再让 光斑 物 镜的几何中心处在一条直线上 这样便使透镜镜的主光轴与平台面平行 且共轴 光斑也最大限度得到利用 2 第二步细调 即移动透镜 当两次成像中心重合即达到共轴 若不重合 须 视情况针对性地调节各光学元件 直至两次成像的中心重合 如果系统有两个以上 的透镜 先加入一个透镜调节共轴 然后再依次加入透镜 使每次所加透镜都与原 系统共轴 反射镜共轴的调节方法类似 3 2 2 平行光束的获得与检测平行光束的获得与检测 在光学实验中 经常要用到准直性良好的平行光束 这可以在扩束镜和针孔滤 波器之后加入准直透镜来获得 准直透镜的前焦点应于扩束镜的后焦点重合 并且 二者的光轴也应一致 准直透镜通常使用口径较大 焦距较长的双胶合透镜 这样 可以获得截面较大的光束 以便处理较大一些的图像 在要求不太高的实验中 也 可使用单片的正透镜作为准直透镜 平行光束的调整步骤如下 1 调整扩束镜和准直镜共轴 如图 1 2 所示 图 1 2 共轴调节示意图 2 粗调 自准直法 沿光束传播方向 前后轴向移动准直透镜 直到从自准 直反射镜反射回来的自准直像落在针孔表面 并于针孔重合 或者在准直镜后放一 观察屏 如图 1 3 所示 前后移动 观察准直后光斑的变化 若在一个较大范围内 光斑直径几乎无变化 可视为准直成功 完成粗调 在调节中要注意光斑变化和准 直镜移动方向的关系 从而很快达到粗调的效果 图 1 3 平行光路粗调示意图 3 细调 剪切干涉法 如有条件 可以选用平晶进行细调 在准直镜后 倾 斜放置一平行平晶 观察平晶两表面反射光束重叠部分产生的剪切干涉条纹 如图 1 4 所示 沿光轴前后微移动准直透镜 使条纹渐渐由密变疏 直到条纹最宽或成均 激光器扩束镜准直镜 观察屏 激光器扩束镜准直镜 匀光 如图 1 5 所示 这时准直镜处于最佳位置 出射光为平行光 剪切干涉法只 能用于相干光束的调整 非相干照明时 可用自准直法调整 图 1 4 细调产生干涉条纹图 图 1 5 平行光的检测示意图 激光扩束镜 平晶 观察屏 激光扩束镜准直镜 平晶 观察屏 条 纹变化 使 之越来越少 微移动 准直镜 四 实验内容与步骤 四 实验内容与步骤 1 参照图 1 6 沿导轨装妥各器件 先不安装扩束显微物镜和准直平凸透镜部分 并调至共轴 2 首先将分划板中心通孔高度定为光轴高度 将分划板移至贴近激光器的位置 调节激光器高度 使激光束通过分划板中心圆孔 再将分划板移至较远处 调节激 光夹持器 使激光束再次通过分划板中心圆孔 近端调高低 远端调俯仰 重复二 三次高低和俯仰调节 使激光束在合适的高度保证基本水平 3 在系统中加入扩束物镜和准直透镜 适当调节激光束和扩束镜 准直透镜共轴 且准直透镜在扩束镜的前焦面上 前后移动分划板 观测分划板上的圆斑大小是否 变化 若变化 则前后移动准直透镜 直到前后移动分划板 板上的圆斑大小不发 生变化 完成平行光粗调 4 将分划板替换为平行平晶 将毛玻璃放在在平行平晶反射光路上 前后移动准 直透镜 使得毛玻璃上可以观察到干涉条纹 5 细微调节平移台丝杆 观察干涉条纹变化 使得条纹数逐渐减少到一条或半条 条纹 完成细调 五 实验数据记录 五 实验数据记录 要求 如实记录实验过程和现象以及相关数据 图表绘制要规范 六 实验数据分析及思考题 六 实验数据分析及思考题 要求 对实验数据进行分析 回答实验讲义或实验现场遇到的思考题 七 实验结论 七 实验结论 要求 简要总结实验所得到的结论以及实验收获