《物理学专业,光学实验教学指导书》由会员分享，可在线阅读，更多相关《物理学专业,光学实验教学指导书（71页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1实 验 教 学 指 导 书光 学 实 验（物理学专业）陶 淑 芬二 一 二 年 二 月 修 改2目 录光学实验教学大纲 .1实验课基本要求 .8实验一 薄透镜焦距的测定 .10实验二 分光计的调节及棱镜顶角的测量 .17实验四 用双棱镜测定光波波长 .26实验五 利用牛顿环干涉测量透镜曲率半径 .31实验六 迈克尔逊干涉仪的调节和使用 .35实验八 光电效应测定普朗克常量 .44实验九 阿贝折射计测定透明介质的折射率 .50*实验十 偏振现象的观测与应用 .55*实验十一 光具组基点的测定 .57*实验十二 测定单、双缝衍射的光强分布 .61*实验十三 光波波长测量方案和结果的比较 .64*
2、实验十四 细丝直径（或膜厚、空气折射率）的测量与比较 .65*实验十五 望远镜、显微镜的组装及放大倍数的测定 .661光学实验教学大纲一、课程基本信息 课程代码：21213008课程名称：光学实验（Optics experiment）课程性质：必修课程类别：学科基础课总 学 时：36 学时总 学 分：2 学分二、课程描述 光学实验是普通高等学校物理学本科专业的一门重要的学科基础课程，是与光学课程相辅相成的独立设置的一门必修课程。内容涵盖几何光学、波动光学、及近代光学基础三个部分，是学生学习理解干涉、衍射、偏振、色散、光谱、折射率、最小偏向角、成象，象差等抽象概念，接受系统的实验训练，加强理论联
3、系实际的重要途径之一。光学实验在暗室环境中进行，仪器精密，调整要求较高。通过本课程的学习，使学生在光学实验的基本知识、基本方法、基本技能等方面受到系统的训练，加深对物理学基本概念和基本规律的理解和掌握，培养良好的科学素质、创新精神和实践能力。 三、课程目标 1. 知识性目标：通过本门课程的学习，使学生掌握基本光学实验原理、基本仪器性能和基本实验方法。对光学成像、干涉、衍射和偏振等光学理论概念和规律有比较系统的认识和正确的理解。培养学生分析问题和解决问题的能力。2. 技能性目标：学生通过该门课程的学习，掌握波长、焦距和折射率等基本光学量的测量方法，分光计、光具座等基本仪器的使用方法，进一步提高数
4、据处理以及实验结果的分析判断等基本实验素养和能力。3. 情感性目标：树立学生崇尚科学和辩证唯物主义的世界观，锻炼学生不畏艰苦、精益求精的科学精神，培养学生的探索、创新精神和科学思维能力，为进一步学习打下坚实的基础。2四、课程内容 实验一 薄透镜焦距的测定（3 学时）【主要内容】（1）认识光具座，学习光学元件共轴调节的方法； （2）用自准直法、物距像距法、贝塞尔法测量凸透镜焦距；（3）用自准直法、辅助法测量凹透镜焦距；（4）计算测量不确定度，比较测量方法异同；（5）验证透镜成像公式。【目的要求】（1）了解光具座的基本结构和工作原理，学习光学仪器共轴调节的方法；（2）掌握测量凸透镜和凹透镜焦距的几
5、种实验方法；（3）验证透镜成像公式。实验二 分光计的调节及棱镜顶角的测量（3 学时）【主要内容】（1）认识分光计，学习分光计的调节和使用方法；（2）用反射法和自准直法测定棱镜顶角。【目的要求】（1）了解分光计的结构和使用功能；（2）学会分光计的调节和使用方法。（3）掌握反射法和自准直法测定棱镜顶角的方法。实验三 利用分光计测定棱镜折射率（3 学时）【主要内容】（1）进一步熟悉分光计的调节和使用； （2）确定汞绿、黄 1、黄 2 光谱线的最小偏向角位置，测量最小偏向角，（3）计算三棱镜相对汞绿、黄 1、黄 2 光的折射率。【目的要求】（1）进一步熟悉分光计的调节和使用；（2）掌握测量最小偏向角的
6、方法，测量三棱镜相对不同波长入射光的折射率； （3）通过实验加深对三棱镜色散现象的理解。3实验四 用光电效应测定普朗克常量（3 学时）【主要内容】（1）学习使用光电效应实验仪； （2）测量 365、405、436、546、577nm 五个不同入射光波长对应的截止电压；（3）作截止电压与入射光频率关系曲线，计算普朗克常量。【目的要求】（1）通过实验进一步了解光电效应现象；（2）理解光的量子性，验证爱因斯坦方程；（3）测定普朗克常量。实验五 牛顿环干涉测量透镜曲率半径（3 学时）【主要内容】（1）学习牛顿环仪、测量显微镜的调节和使用方法；（2）调节观察牛顿环干涉图样；（3）利用干涉图样测透镜的曲率
7、半径。【目的要求】（1）加深对等厚干涉现象的认识和理解；（2）掌握用牛顿环干涉测透镜的曲率半径的方法。实验六 透明介质折射率的测定（3 学时）【主要内容】 （1）了解阿贝折射计的工作原理，学会使用阿贝折射计；（2）掌握用掠入射法测定透明介质折射率的方法； （3）利用阿贝折射计测定透明固体、液体样品的折射率。【目的要求】（1）了解阿贝折射计的工作原理；（2）掌握用掠入射法测定透明介质折射率的方法；（3）测定透明固体、液体样品的折射率。4*实验七 用菲涅耳双棱镜测定光波波长 （3 学时）【主要内容】（1）学习用双棱镜获得双光束干涉条纹的方法；（2）调整光路获得清晰的充满视场的干涉条纹，测量条纹间距
8、，虚光源间距；（3）计算钠光波长。【目的要求】（1）掌握用双棱镜获得双光束干涉条纹的方法；（2）测定钠光的波长。实验八 光栅衍射测光波波长及角色散率 （3 学时）【主要内容】（1）调整分光计；（2）调整平行光垂直入射光栅面和缝；（3）测量光栅常数、光波长及角色散。【目的要求】（1）加深对光栅衍射基本原理的理解；（2）学会用透射光栅测定光的波长、光栅常数的方法。实验九 迈克耳逊干涉仪的调整和使用 （3 学时）【主要内容】 （1）学习掌握调节迈克耳孙干涉仪的方法； （2）用迈克耳孙干涉仪测定激光波长； （3）观察白光的彩色干涉条纹； （4）测钠双线的波长差。 【目的要求】（1）了解迈克耳逊干涉仪的
9、工作原理，掌握调整和使用的方法；（2）观察等厚、等倾干涉条纹，加深对各种干涉条纹特点的理解；（3）应用迈克耳孙干涉仪测量激光的波长、和钠 D 双线波长差。实验十 测定单缝和双缝衍射的光强分布 （3 学时）【主要内容】5（1）测量单缝、双缝衍射相对光强的分布；（2）描绘单缝、双缝衍射相对光强的分布曲线。【目的要求】（1）加深对单缝、双缝衍射原理的理解，（2）掌握用光电元件测量单缝、双缝衍射相对光强分布的方法；（3）描绘单缝和双缝衍射光强分布曲线。*实验十一 偏振现象的观察和应用 （6 学时）【主要内容】 （1）掌握起偏、检偏的方法； （2）确定偏振片主截面，验证马吕斯定律； （3）考查半波片对偏
10、振光的影响，观察偏振光的产生及掌握检验的方法； （4）用旋光计测定糖溶液的浓度。 【目的要求】（1）观察光的偏振现象，加深对光的偏振现象的认识； （2）掌握产生和检验偏振光的原理和方法，验证马吕斯定律；（3）了解旋光计的构造原理，应用旋光计测定糖溶液的浓度。*实验十二 透镜组基点和基面的测定 （3 学时）【主要内容】（1）了解光学系统基点的性质；（2）调整光路共轴，用两次成像法测量物象位置，计算透镜组基点位置；（3）使用测节器确定透镜组的基点位置；（4）验证高斯公式。【目的要求】（1）进一步了解光学系统基点的性质；（2）用成像法和测节器确定透镜组的基点位置；（3）验证高斯公式。*实验十三 发光
11、强度和光通量的测量 （3 学时）【主要内容】（1）了解光度计的构造及使用原理；（2）学习光度计和积分球的使用方法；（3）测定电灯泡的发光强度及光通量。6【目的要求】（1）了解光度计的构造及使用原理；（2）学习光度计和积分球的使用方法；（3）测定电灯泡的发光强度及光通量。*实验十四 平行光管的调整和使用 （3 学时）【主要内容】（1）了解平行光管的结构原理；（2）调整平行光管；（3）测量平面玻璃基板的平行度；测量透镜的鉴别率。【目的要求】（1）了解平行光管的结构原理；（2）掌握平行光管的调整及使用方法；（3）测量平面玻璃基板的平行度；测量透镜的鉴别率。*实验十五 微小长度的光学测量 （6 学时）【主要内容】自行设计实验方案，配置仪器，用光学方法测定细丝直径或透
