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1、工程光学实验讲师：李静，闽南工学院实践教学中心，内容： 光学基础知识实验2实验1:用自对准方法测量薄凸透镜的焦距实验2:用位移方法测量薄凸透镜的焦距实验7:测量三个目镜的焦距实验9:四个自组织显微镜实验11:五个自组织透射幻灯机(投影系统)实验13:测量透镜组的节点位置和焦距实验15:七个菲涅耳双棱镜干涉实验18:八个偏振光的分析实验21:光学实验的基础知识返回光学实验是普通物理实验的重要组成部分。 本文首先介绍了光学实验中常用的知识和调整技术。初学者在做实验前应仔细阅读这些内容，并遵守相关规则，在实验中灵活运用相关知识。一、光学元件和仪器的维护透镜和棱镜等光学元件大多由光学玻璃制成。它们的光

2、学表面经过精心打磨和抛光，有些表面涂有一层或多层薄膜。对光学性质(如折射率、反射率、透射率等)有一定的要求。)这些元素或它们的材料，但是它们的机械性能和化学性能可能非常差。如果使用和维护不当，光学性能会降低甚至损坏。损坏的常见原因有：破损、磨损、污损、发霉、腐蚀等。为了安全使用光学元件和仪器，必须遵守以下规则：只有了解仪器的操作和使用方法后才能使用。小心轻放，以免撞击或晃动仪器或光学元件，尤其是防止其掉落。未使用的光学元件应随时装入特殊的盒子中，并放入平台上的盒子中，最好放在干燥器中保存。切勿用手触摸部件的光学表面。如果需要用手握住光学元件，只能触摸其研磨表面，如透镜边缘、棱镜上下底面等。(如

3、初步图纸-1)。如果光学表面有灰尘，用实验室专门准备的干脱脂棉轻轻擦拭，或用橡胶球吹掉。如果光学表面有轻微的污渍或指纹，请用干净的镜头纸轻轻擦去，但不要在压力下擦拭，也不要用手帕、普通纸或衣服擦拭。如果表面有严重的污渍或指纹，应由实验室人员用丙酮或酒精清洗。不得接触或擦拭所有涂层表面。防止唾液或其溶液溅到光学表面。调整光学仪器时，要耐心和小心，边观察边调整，缓慢和轻轻移动。严禁盲目和粗鲁的操作。仪器使用后，应放回盒子或盖上盖子，以防灰尘污染。其次，在消除视差的光学实验中，经常需要测量图像的位置和大小。经验告诉我们，要测量一个物体的尺寸，测量尺必须与被测物体紧密贴合。如果标尺远离被测物体，读数会

4、随着眼睛位置的不同而变化，这使得精确测量变得困难，如图2所示。然而，在光学实验中，要测量的物体通常是可见和不可见的图像。我们如何确保测量的比例和图像紧密结合在一起？利用“视差”现象可以帮助我们解决这个问题。为了理解“视差”现象，读者可以做一个简单的实验：每只手伸出一个手指，一个手指在前，一个手指在后，两个手指平行。用一只眼睛观察，当左右(或上下)晃动眼睛时(眼睛运动的方向应该垂直于被观察的手指)，你会发现两个手指之间有相对运动，这叫做“视差”。此外，靠近眼睛的人会向与眼睛相反的方向移动。远离眼睛的人和眼睛朝同一个方向移动。如果两个手指压在一起，就没有这样的现象，也就是说，没有“视差”。因此，视

5、差现象可用于判断测量的图像是否接近该尺度。如果要测量的图像和标尺之间存在视差，这意味着它们不在一起，为了获得良好的图像，有必要使透镜的主光轴重合(即同轴)，并使物体靠近透镜的主光轴。此外，透镜成像公式中的物距和像距是沿着主光轴计算的。为了精确测量，透镜的主光轴必须与带刻度的标尺平行。为了满足上述要求，我们统称为同轴调整。调整方法如下：1 .粗调：关闭光源、物体和镜头，调整它们的方位、高度、左右位置，用眼睛观察，使它们的中心在平行于标尺的直线上，使镜头的主光轴平行于标尺，使物体(或物屏)和成像平面(或像屏)垂直于平台。这一步被称为粗调，因为调整效果与实验者的经验有关。通常应再次进行微调(要求不高

6、时只能进行粗调)。2.微调。这一步取决于其他仪器或成像规则来判断和调整。不同的设备可能有不同的特定调整方法。单凸透镜同轴的调整方法如下。使物体与单个凸透镜同轴实际上意味着将物体上的某一点调整到主光轴。要解决这个问题，我们必须首先知道如何判断物体上的点是否在透镜的主光轴上。根据凸透镜的成像规律。如图3所示，当物体AB和图像屏幕之间的距离b大于4f时，沿着光轴将凸透镜移动到O1或O2可以在屏幕上形成图像，一次形成大图像A1B1，一次形成小图像A2B2。如果物点A位于光轴上，那么两次，图像的点A1和A2位于光轴上并且重合。如果物点B不在光轴上，那么两个图像的B1和B2肯定不在光轴上并且不重合。然而，

7、小图像的B2点总是比大图像的B1点更靠近光轴。因此，如果要将B点调整到凸透镜的光轴上，只需要记住图像屏幕上小图像的B2点位置(当一张绘图纸贴在屏幕上记录位置时，它可以作为参考对象)，并调整透镜(或物体)的高度，使B1接近B2。这种调节重复几次，直到B1和B2重合，这意味着点B已经被调节到透镜的主光轴。要调整多个镜头共轴，首先要将物体上的B点调整到凸透镜的主光轴上，然后根据物体在轴上的点的像总是在轴上的原理，将需要调整的镜头一个一个地加起来，一个一个地调整到与第一个镜头共轴。实验1用自准直法测量薄凸透镜的焦距f，然后返回。1.实验目的掌握简单光路的分析和调整方法理解和掌握自准直法测量凸透镜焦距的

8、原理和方法。实验原理当发光点(物体)在凸透镜的焦平面上时，它发出的光通过透镜后会变成一束平行光。如果平行光被垂直于主光轴的平面镜反射，反射光再次通过透镜后仍会会聚在透镜的焦平面上，其会聚点将位于发光点相对于光轴的对称位置。第三，实验仪器，1。白炽灯光源S 2与磨砂玻璃，V形物体屏幕。凸透镜L: f=190毫米(f=150毫米)4。二维调整架：SZ-07 5。平面镜的二维调整架。通用底座：SZ-04 8。二维底座：SZ-02 IV。仪器的物理图和原理图，实验步骤1。按照图1所示的顺序将所有组件放在平台上，合上并调整它们同轴。然后打开一定的距离。它可以被调节到如图1所示的距离2，并且凸透镜l被前后

9、移动，从而在物体屏幕p上形成清晰的人字形图像.3.调整M的倾斜角度，使P屏幕上的图像与物体重合。4.前后微移动镜头，使屏幕上的图像清晰，大小与物体相同。(可选)六.待测透镜的焦距：f=(fa fb)/2。实验二：用位移法测量薄凸透镜的焦距，然后返回。一、实验目的：了解和掌握用位移法测量凸透镜焦距的原理和方法。第二，实验原理对于凸透镜，当物体和图像屏幕之间的距离L大于焦距的4倍时，在它们之间移动透镜将在屏幕上产生两个清晰的图像。记下镜头和物体之间的距离O1和O2(e=|O1-O2|)。根据光的可逆性原理，距离屏幕的距离O1和O2是对称的。也就是说，O1=O2，O2=O1: Le=O1 O2O1O

10、2 O1=O2(Le)/和O1=LO1L(Le)/(Le e)/2将结果带入透镜的牛顿公式1/s 1/s=1/f，并且透镜的焦距可以由此计算。这种方法的优点是焦距的测量可以概括如下：第三，实验仪器有带磨砂玻璃的白炽光源S 2，V形物屏P: SZ-14 3，凸透镜L: F=190 mm (F=150 mm) 4，二维调整架：SZ-07 5，白屏H: SZ-13 6，总底座：SZ-04 7，二维底座：SZ-02 8仪器的物理图和原理图(见图2)。五、实验步骤：将所有设备按图2的顺序放在平台上，关闭后目视调整它们同轴，然后使物屏P和白屏H之间的距离大于焦距的4倍。沿标尺前后移动L，使针形物体在白屏h

11、上成为清晰的放大图像，并记录L的位置a1。然后沿标尺向后移动L，使物体在白屏h上成为缩小图像，并记录L的位置a2。将p、L和h旋转180度，重复前三步，得到L的两个位置b1和b2.f=150mm和f=190mm的透镜制作一次，比较实验值与实际值的差异，并分析原因。教师可以为实验选择更多的镜头。(可选)，6。数据处理镜头的焦距：f=(fa fb)/2、图2。实验3返回1中目镜焦距fe的测量。实验目的了解和掌握通过测量物体图像放大率计算目镜焦距fe的原理和方法。实验原理：焦距测量可以归结为从测量焦点到光学系统指定点的距离。测量焦距时经常使用牛顿公式。如果物体空间和图像空间的光学介质是相同的，那么。

12、线放大率：3.实验仪器1。白炽灯光源S 2，带磨砂玻璃，1/10毫米分划板F 3，二维调节框架：SZ-07 4，待测目镜LE(Fe=14毫米)5，可变孔径二维框架：SZ-05 6，千分尺目镜L(带透镜的读数显微镜)7，读数显微镜框架3360 SZ-360一维底座：SZ-03 10，一维底座：SZ-03 11，通用底座：SZ-04，4。仪器的物理图和原理图，图3、5。实验步骤：将所有设备按图3所示的顺序放在平台上，关闭后通过目测调整到同轴。在f、Le和l的基距很小的情况下，前后移动Le，直到在千分尺目镜l上看到清晰的1/10毫米划线，并使其忽略与千分尺目镜中刻度(毫米划线)的差异。测量1/10毫

13、米划线的宽度，计算其放大率m1，并分别记录l和Le的位置a1和b1。将千分尺目镜L向后移动3040毫米，然后慢慢向前移动乐，直到在千分尺目镜L中可以看到清晰的1/10毫米划线图像，与毫米刻度划线没有区别.然后测量图像宽度，找到m2，记下l和Le的位置a1和b2。六.数据处理mx=(图像宽度/实际宽度)20 (20是千分尺目镜的放大率)图像距离变化：s=(a1-a2) (b2-b1)待测目镜的焦距：fe=s/(m2-m1)，实验四个自组织显微镜，返回，第一，实验目的是了解显微镜的基本原理和结构，第二，实验原理物镜L0的焦距fo非常短，因此F1放置在它前面稍大于fo的距离处，并在通过L0之后， F

14、1变成放大的实像F1，然后用作为放大镜的目镜le观察中间图像F1，并且F1应该在le的第一焦点Fe成像，并且在穿过目镜之后，它变成放大图像3.实验仪器1。带磨砂玻璃的白炽灯光源S 2，1/10毫米十字线F1，3。二维调节架：SZ-07 4。物镜Lo:fo=15毫米5。二维调节架：SZ-07 6。显微镜目镜乐(带镜头的阅读显微镜)7。阅读显微镜架： SZ-38 8。立体底座：SZ-01 9。一维底座：SZ-03 10。一维基数：4。仪器的物理图和原理图，图4 (1)，图4(2)；5.实验步骤1。按照图4的顺序将所有设备放置在平台上，并在它们靠近后，目视调整它们同轴。2.将镜头之间的距离固定为18

15、0毫米。3.沿刻度尺导轨前后移动F1(F1靠近磨砂玻璃装置，因此F1位于略大于fo的位置)，直到在显微镜系统中可以清楚地看到刻线F1的划线。六.数据处理显微镜的计算放大率：M(250 )/(f0fe)，其中：=f0-fe，如图所示。在本实验中，fe=250/20(计算方法可参考光学书籍)，实验5:自组织透射幻灯机，返回，1。实验目的：了解幻灯机的原理和聚光器的作用，掌握透射投影光路系统的调整。第二，实验原理幻灯机可以把图片的图像投射到远处的屏幕上，但是因为图片本身不发光，所以需要用强光照射，所以幻灯机的结构总是包括两个主要部分：聚光和成像。在透射幻灯机中，画面是透明的。成像部分主要包括物镜l、

16、载物片p和远屏。为了使这个物镜在屏幕上产生一个高放大倍数的实像。载物片p必须非常靠近物镜l的物焦平面，使物距略大于物镜l的物焦长度。聚光部分主要包括由强光源(通常是溴钨灯)和透镜L1L2组成的聚光器。一方面，聚光器的作用是使屏幕在载玻片未插入时有强烈而均匀的照明，并且没有光源结构的图像(如灯丝等)。)；插入幻灯片后，幻灯片图片的清晰图像可以单独出现在屏幕上。另一方面，聚光器应该有助于增强屏幕上的照明。因此，从光源发出并穿过聚光器的光束应该都到达像平面。为此，所有的光必须通过物镜L，这可以通过所谓的“中间图像”方法来实现。也就是说，聚光器使光源变成实像，并且当实像之后的那些光束继续前进时，它们不超过透镜L的边缘范围.光源的大小是有限的，以使光束完全充满整个区域。聚光器的焦距是无关紧要的。通常，载玻片被放置在靠近L2的聚光器前面，而光源被放置在聚光器后面两倍于聚光器焦距的地方。聚光器的焦距等于物镜焦距的一半，因此从光源发出的光束在通过聚光器之前和之后是对称的，并且光源的图像和光源本身在物镜平面上的尺寸相等。3.实验仪器1。白炽灯光源S 2，磨砂玻璃，聚光透镜L1: F1=50毫米3。二维调节架：SZ-07 4。幻灯片P 5。干板框：SZ-12 6。投影物镜L2: F2=190毫米7。二维调节架：SZ-07 8。白屏H: SZ-13一维底座：SZ