深圳大学光学实验主要仪器、光路调整与技巧

1、深 圳 大 学 实 验 报 告 课程名称： 工程光学（1） 实验名称： 实验一 光学实验主要仪器、光路调整与技巧 学院： 光电工程学院 专业： 指导教师： 报告人： 学号： 组别： 实验时间： 2015年 实验报告提交时间： 教务处制一、 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、 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1

2、3）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：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

3、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

4、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。激光器扩束镜准直镜图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

5、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13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。观察屏激光器扩束镜准直镜图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

6、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。平晶准直镜观察屏激光扩束镜图1-4 细调产生干涉条纹图观察屏（条纹变化，使之越来越少）激光扩束镜准直镜平晶微移动图1-5 平行光的检测示意图四、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

7、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：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：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： 要求：简要总