光学实验复习整理 (无密码)

《光学实验复习整理 (无密码)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《光学实验复习整理 (无密码)（13页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、 2015-2016 学年 光学实验 Copyright reserved by 桂二 209 【 F-P测波长】 【原理目的】 入射光在相对两面上反复反射和折射后产生多束相干反射光和透射光，透射光在透镜L2 的焦面上叠加，形成等倾圆环状干涉条纹。 通常，多光束情况下观察透射条纹，条纹细而锐，波长差非常小的两条光谱线的同级条纹角半径稍有不同而能清晰的被分开，从而能直接进行测量。 【 光路图 】 L1使点光源成平行光束； L2使光聚焦，成像在焦平面，耦合在望远镜上。 The difference between FP and Michelsons ： 1. 镀银面 G和 G的反射率 越大，干涉条

2、纹 越清晰明锐 2. 前者是振幅急剧递减的多光束干涉 ， 后者是等振幅 双 光束干涉 【 实验步骤 】 1. 调整干涉仪使两平板内表面平行：一系列的反射像重合，调整到可看到一组平行直条纹（多光束等厚条纹）继续到出现多光束干涉同心圆环。 2. 放入会聚透镜观察 钠的多 光束干涉条纹 3. 测量钠双线 波长差：改变两镜距离，观察测量从一次同时以相同衬比度呈现到下一次以相同衬比度呈现的变化全过程。 【 思考题 】 1. 解释程差变化，条纹从清晰模 糊清晰现象：两波长衬比度发生变化 2. 提出测量钠双线微小波长差的方法 ： F-P，迈克逊，光栅。 【自组迈克逊干涉仪测量空气的折射率】 【原理目的】 1

3、. 典型光路： 光源 S发出，经分光板 G1分为两强度大致相等、方向不同的光束，再分别经固定反射镜 M1和移动反射镜 M2，返回分光板，射向观察系统。一定条件下观察系统呈现干涉图样。 补偿板 ，使两束光光程差始终相等， 单色光不需要 。 2. 等倾干涉 M2 与 M1 严格垂直，即 M2 与 M1严格平行。干涉条纹为无限远或透镜焦面上明暗的同心圆环，特征是内疏外密。 M2与 M1距离 d减少，条纹缩小其半径，表现为 ”陷入 ” 【实验步骤】 1. 靠拢器件，调登高共轴 2. 调激光器倾角使光束平行于台面 3. 调分光镜 45 4. 调两路臂长相等 （使两路光的光程差相等，使用二维平移底座 SZ

4、-02） 5. 调 M1使 1路光沿原路返回，调 M2使 2路光沿原路返回， 1、 2在屏 H上重合， 两光斑完全重合 =两镜子垂直 6. 加扩束镜 ， 调整一路反光镜 （使一路镜子为固定，一路为移动） 使出现等倾干涉圆环 7. 放入气室 ， 加放气测量 。 【思考题】 1. 调整等倾条纹 ， 怎样判断严格等倾干涉条纹 当平面镜 M1 与 M2 完全平行时，才能观察到严格的等倾干涉条纹。 眼睛上下左右微微移动 ， 同心干涉圆环大小不变 ， 仅仅是圆心随眼睛移动而移动 ， 干涉条纹反差大 。 2. 测量波长如何避免空程误差 微动微调手轮 ， 屏上条纹就应该有变化 ， 否则就存在空程误差 ， 手轻

5、推动反射镜以消除空程误差 。 测量时连续地沿一个方向转动微调手轮 ，可以 避免空程误差 。 1.如何利用气室测量空气折射率 原理加公式解释 气压变化 ， N为条纹变化数， D 为小气室的厚度 ， P为 实验时测量 气压 2. 什么条件下产生等倾条纹 ，什么条件产生等厚干涉条纹 M2与 M1严格垂直，即 M1 与 M2 完全平行，观察到等倾 一般情况 ， M1与 M2形成一个空气劈尖，此时观察到近似平行干涉条纹即等厚干涉 3. 鉴别 M1 移向还是远离 M2，鉴别 M2 移动方向是移向还是远离 M1、 M2等臂位置 1. 条纹向外涌现 ， M1 与 M2间距逐渐扩大，即远离，（条纹向内陷入是靠近

6、） 2. 如果干涉图像越来越模糊，则是远离等臂位置 4. 使干涉条纹宽度变大 转动调节手轮 ， 使干涉圆环条纹向里陷入 ， 就能使干涉条纹变粗 【 TEC】 每个步骤的含义，必要的光路图。 【椭偏仪测量薄膜厚度】 【原理目的】 利用偏振光在界面反射或透射时发生的偏振态的改变 ，测出两个物理量， 经计算机运算 可得数表 起偏 1/4波片 检 偏 【实验步骤】 1. 按调分光计的方法调整好主机。 2. 水平度盘的调整。 3. 光路调整。 4. 检偏器读数头位置的调整和固定。 90-90 5. 起偏器读数头位置的调整与固定。 0-0 6. 1/4波片零位的调整。 7. 将样品放在载物台中央，旋转载物

7、台使达到预定的入射角 70即望远镜转过 40，并使反射光在白屏上形成一亮点。 8. 为了尽量减小系统误差，采用四点测量，改变 1/4 拨片 + 45 度来获得两组消光位置数值。 9. 将相关数据输入“椭偏仪数据处理程序”，经过范围确定后，可以利用逐次逼近法，求出与之对应的 d和 n ; 【思考题】 1.1/4波片作用： 调整振幅，使入射的线偏振光出射成为等幅圆偏振光，使 P分量与 S分量比为 1，简化方程计算量 2.对测量的薄膜样品的要求 样品应该为各向同性的单层介质 ，均匀镀膜。 【旋光仪测溶液的浓度及旋光率】 【原理目的】 【思考题】 当线偏振光通过某些透明物质 （列如糖溶液） 后，偏振光

8、的振动面将以光的传播方向为轴线旋转一定的角度 ，这种现象称为旋光现象。 对某一旋光溶液，当入射光的波长给定时，旋光度 与偏振光通过 溶 液的长度 l 和溶液的浓度 c 成正比，即 式中旋光度 的单位为“度”，当放进了待测旋光液的试管后，由于溶液的旋光性，使线偏振光的振动面旋转了一定角度，使零度视场发生了变化，只有将检偏镜转过相同的角度，才能再次看到图 3（ b）所示的（三分视界消失视场较暗）视场，这个角度就是旋光度，它的数值可以由刻度盘和游标上读出。偏振光通过溶液的长 度 l 的单位为 dm，溶液浓度的单位为 m/lg 为该物质的比旋光率，它在数值上等于偏振光通过单位长度 (m)单位浓度 (m

9、/lg)的溶液后引起的振动面的旋转角度。 与测量温度 ， 所用光源波长有关 。 当线偏振光通过某些透明物质（例如糖溶液）后，偏振光的振动面将以光的传 播方向为轴线旋转一定角度，这种现象称为旋光现象。 能使其振动面旋转的物质称为旋光性物质。 若面对光源，使振动面顺时针旋转的物质称为右旋物质； 若面对光源，使振动面逆时针旋转的物质称为左旋物质 由于单糖（葡萄糖）溶于水后，即产生环式与链式异构体间的 互变，所以新配成的单糖溶液在放置的过程中其旋光度会逐渐改变，但经过一定时间，几种异构体达成平衡后，旋光度就不再变化，这种现象叫变旋现象。 增加： 为什么试管中间是突出来的 ： 移走出现的气泡 ， 减少其

10、造成的误差 ； 旋光仪视窗观看手动进行旋转的方向要 与 物质的旋性一致 ； 【 TEC】 光路图。 【光栅常数测量】 【原理目的】 【 分光计 】 (1) 目测粗调。将望远镜、载物台、平行光管用目测粗调成水平 (2) 用自准法调整望远镜，使其聚焦于无穷远 调节目镜调焦手轮 ,直到能够清楚地看到分划板 准线 为止。 接上照明小灯电源，打开开关，可在目镜视场中看到如图 4 所示的“准线”和带有绿色小十字的窗口 (3) 调整望远镜光轴，使之与分光计的中心轴垂直 逐次逼近各半调整法，使从平面镜前后两表面反射回来的亮十字像都能与分划板准线的上部十字线重合为止 (4) 调整平行光管 调整平行光管产生平行光

11、。取下载物台上的平面镜，关掉望远镜中的照明小 灯，用钠灯照亮狭缝，从望远镜中观察来自平行光管的狭缝像，同时调节平行光管 狭缝与透镜间的距离，直至能在望远镜中看到清晰的狭缝像为止，然后调节缝宽使 望远镜视场中的缝宽约为 1mm。 调节平行光管的光轴与分光计中心轴相垂直。望远镜中看到清晰的狭缝像 后，转动狭缝（但不能前后移动）至水平状态，调节平行光管倾斜螺丝，使狭缝水 平像被分划板的中央十字线上、下平分，如图 7(a)所示。这时平行光管的光轴已与 分光计中心轴相垂直。再把狭缝转至铅直位置，并需保持狭缝像最清晰而且无视差， 位置如图 7(b)所示。 【思考题】 1. 如何调节分光计可使来自平行光管的

12、平行光垂直入射到光栅平面上？ 调节分光计小平台下的相应螺丝与小平台的转角单纯望远镜的目镜视场中看到零级衍射光谱中心与 叉丝 竖线重合 ， 且 光栅 表 面反射的 像 与 上部 交点 也 重合 时认为光栅平面 与平行光管 光轴 垂直 ， 即 光线已 垂直于光栅表面入射 。 2.是否可以应用分光计测量反射式光栅的光栅常数？其测量过程与透射式 光栅有何异同？ 3.试分析分光计入射狭缝的大小对测量结果是否存在影响？若有，则将怎样 影响测量的结果 有影响，狭缝太宽，分辨本领会下降，影响测量结果，太窄透光太少， 视 场太暗，不利于测量造成 读数 误差 。 【圆孔、单缝衍射及光的空间相干性】 【原理目的】

13、【思考题】 1. 如何计算衍射孔的半径 2. 影响本实验的误差有哪些因素 单 缝宽度 、 圆孔直径 线 度 、 光波长 2. 试分析只改变双缝之间的距离对干涉条纹的影响 杨氏双缝实验公式分析， x= D/d,当 d增大， x减小 3. 试分析只改变双缝宽度对干涉条纹的影响 双缝宽度越宽条纹 越 亮 ， 边界越模糊 4. 根据 d=R b，试分析如何提高双光干涉条纹的衬比度 对光的空间相干性 ， 有相干临界宽度 ，使 b尽量大 ， 增大 R或者增大波长或减小 d 【洛埃镜】 【原理目的】 来自缝光源的光向反射镜掠入射（入射角接近 90 度），再从反射镜反射。这部分反射光与直接从 S 射来的光是从

14、同波前分出的（如附图十），所以是相干的，两束光的重叠区将产生干涉。在屏上进行叠加，形成干涉条纹 。 【半波损失】 当光从光速较大（折射率较小）的介质射向光速较小（折射 率较大）的介质时，反射光的相位较之入射光的相位发生了 跃变，这就相当于反 射光与入射光之间有了 /2 的光程差。有时把这种因为相位跃变 而产生的 /2， 叫做“半波损失” 【思考题】 1、 洛埃镜的保护 ：不要用手指接触，轻拿轻放 2、 实验过程中洛埃镜与狭缝的距离要尽量近目的：保持亮度 1.如何获得相干光？如何提高条纹衬比度？ 相干光获得条件 ： 同频率振动方向一致相位差恒定 衬比度 ：扩展 光源大小 ， 缝宽 。 2.干涉条

15、纹特点 (形状、间距、级次、位置分布 )？ 直条纹 亮暗 分明 间距相等 3.如图 1 中，当屏移到 B 处时， P 点应该出现暗条纹还是明条纹，为什么？该实验 说明了什么？ 暗条纹 ，因为 发生了半波损失 【自组投影仪】 【目的原理】 【柯勒照明】 使 S光源经 L1成像于 L2 操作步骤 ： 将屏置于 L2位置处，保持 L1不变，移动光源，使白屏出现颗粒像。 【思考题】 1. 见柯勒照明 2. 如何选择聚光镜 、 投影镜头的焦距 聚光镜头选择焦距较小 ， 聚焦效果较好的 ， 投影镜头焦距选取焦距较大 ， 便于放大成像 。 3. 证明公式： 4. 说明不同焦距 L2对其成像深度的影响： f越大 ， 景深越小 5. 如何才能让光最大限度通过幻灯片 ？ 使相片 P尽可能靠近聚光透镜 【 TEC】 光路图 ， 柯勒照明