光学试验预备知识Word下载.docx
- 文档编号:14223587
- 上传时间:2022-10-20
- 格式:DOCX
- 页数:32
- 大小:653.69KB
光学试验预备知识Word下载.docx
《光学试验预备知识Word下载.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《光学试验预备知识Word下载.docx(32页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
若表面有较严重的污痕或指印,应由实验室人员用丙酮或酒精清洗。
所有镀膜面均不能接触或擦拭。
6.防止唾液或其溶液溅落在光学表面上。
7.调整光学仪器时,要耐心细致,一边观察一边调整,动作要轻、慢,严禁盲目及粗鲁操作。
8.仪器用毕后应放回箱内或加罩,防止灰尘沾污。
二、消视差
光学实验中经常要测量像的位置和大小,经验告诉我们,要测准物体的大小,必须将量度标尺与被测物体紧贴在一起。
如果标尺远离被测物体,读数将随眼睛的位置不同而有所改变,难以测准,如预备图-2所示。
可是在光学实验中被测物往往是一个看得见摸不着的像,怎样才能确定标尺和待测像是紧贴在一起的呢?
利用“视差”现象可以帮助我们解
决这个问题。
为了认识“视差”现象,读者可做一简单实验:
双手各伸出一只手指,并使一指在前,一指在后相隔一定距离,且两指平行。
用一只眼睛观察,当左右(或上下)晃动眼睛时(眼睛移动方向应与被观察手指垂直),就会发现两指间有相对移动,这种现象成为“视差”。
而且还会看到离眼近者,其移动方向与眼睛移动方向相反;
离眼远者则与眼睛移动方向相同。
若将两指紧贴在一起,则无上述现象,即无“视差”。
由此可以利用视差现象来判断测像与标尺是否紧贴。
若待测像和标尺间有视差,说明它们没有紧贴在一起,则应该稍稍调节像或标尺位置,并同时微微晃动眼睛观察,直到它们之间无视差后方可进行测量。
这一调节步骤,我们常称之为“消视差”。
在光学实验中,“消视差”常常是测量前必不可少的操作步骤。
三、共轴调节
光学实验中经常要用一个或多个透镜成像。
为了获得质量好的像,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。
此外透镜成像公式中的物距、像距等都是沿主光轴计算长度的,为了测量准确,必须使透镜的主光轴与带有刻度的标尺平行。
为了达到上述要求的调节我们统称为共轴调节。
调节方法如下:
1、粗调,将光源、物和透镜靠拢,调节它们的取向和高低左右位置,凭眼睛观察,使它们的中心处在一条和标尺平行的直线上,使透镜的主光轴与标尺平行,并且使物(或物屏)和成像平面(或像屏)与平台垂直。
这一步因单凭眼睛判断,调节效果与实验者的经验有关,故称为粗调。
通常应再进行细调(要求不高时可只进行粗调)。
2、细调,这一步骤要靠其他仪器或成像规律来判断和调节。
不同的装置可能有不同的具体调节方法。
下面介绍物与单个凸透镜共轴的调节方法。
使物体与单个凸透镜共轴实际上是指将物上的某一点调到主光轴上。
要解决这一问题,首先要知道如何判断物上的点是否在透镜的主光轴上。
根据凸透镜成像规律即可判断。
如预备图-3所示,当物AB与像屏之间的距离b大于4f时,将凸透镜沿光轴移到O1或O2位置都能在屏上成像,一次成大像A1B1,一次成小像A2B2。
物点A位于光轴上,则两次
像的A1和A2点都在光轴上而且重合。
物点B不在光轴上,则两次像的B1和B2一定都不在光轴上,而且不重合。
但是,小像的B2点总是比大像的B1点更接近光轴。
由此可知,若要将B点调到凸透镜光轴上,只需记住像屏上小像的B2点位置(屏上贴有坐标纸供记录位置时作参照物),调节透镜(或物)的高低左右,使B1向B2靠拢。
这样反复调节几次直到B1与B2重合,即说明B点已调到透镜的主光轴上了。
若要调多个透镜共轴,则应先将物上B点调到一个凸透镜的主光轴上,然后,同样根据轴上物点的像总在轴上的原理,逐个增加待调透镜,调节它们使之逐个与第一个透镜共轴。
实验四自组显微镜(测量实验)
、实验目的
了解显微镜的基本原理和结构,并掌握其调节、使用和测量它的放大率的一种方法。
、实验原理
物镜Lo的焦距fo很短,将F1放在它前面距离略大于fo的位置,F1经Lo后成一放大实像F’1,然后再用目镜Le作为放大镜观察这个中间像F’1,F’1应成像在Le的第一焦点Fe之内,经过目镜后在明视距离处成一放大的虚像F’’1。
三、实验仪器
1、带有毛玻璃的白炽灯光源S
2、1/10mm分划板F1
3、二维调整架:
SZ-07
4、物镜Lo:
fo=15mm
5、二维调整架:
6、测微目镜Le(去掉其物镜头的读数显微镜)
7、读数显微镜架:
SZ-38
8、三维底座:
SZ-01
9、一维底座:
SZ-03
10、一维底座:
11、通用底座:
SZ-04
四、仪器实物图及原理图
图四
(1)
图四
(2)
五、实验步骤
1、把全部器件按图四的顺序摆放在平台上,靠拢后目测调至共轴。
2、把透镜Lo、Le的间距固定为180mm。
3、沿标尺导轨前后移动F1(F1紧挨毛玻璃装置,使F1置于略大于fo的位置),直至在显微镜系统中看清分划板F1的刻线。
、数据处理
显微镜的计算放大率:
其中:
,见图示。
本实验中的fe=250/20(计算方法可参考光学书籍)
实验五自组望远镜(测量实验)
了解望远镜的基本原理和结构,并掌握其调节、使用和测量它的放大率的两种方法。
二、实验原理
最简单的望远镜是由一片长焦距的凸透镜作为物镜,用一短焦距的凸透镜作为目镜组合而成。
远处的物经过物镜在其后焦面附近成一缩小的倒立实像,物镜的像方焦平面与目镜的物方焦平面重合。
而目镜起一放大镜的作用,把这个倒立的实像再放大成一个正立的像,如图五所示。
2、毫米尺FL=7mm
fo=225mm
6、测微目镜Le:
(去掉其物镜头的读数显微镜)
8、通用底座:
9、通用底座:
10、通用底座:
12、白屏:
SZ-13
图五
1、把全部器件按图五的顺序摆放在平台上,靠拢后目测调至共轴。
2、把F和Le的间距调至最大,沿导轨前后移动Lo,使一只眼睛通过Le看到清晰的分划板F上的刻线。
3、再用另一只眼睛直接看毫米尺F上的刻线,读出直接看到的F上的满量程28条线对应于通过望远镜所看到F上的刻线格数e。
4、分别读出F、Lo、Le的位置a、b、d。
5、去Le,用屏H找到F通过Lo所成的像,读出H的位置c。
六、数据处理
∵
又∵
∴
望远镜的测量放大率:
M=140/e
望远镜的计算放大率:
U1=b-a,V1=c-b,U2=d-c,AB、A'
B'
见图中所示。
实验六自组透射式幻灯机(测量实验)
了解幻灯机的原理和聚光镜的作用,掌握对透射式投影光路系统的调节。
幻灯机能将图片的像放映在远处的屏幕上,但由于图片本身并不发光,所以要用强光照亮图片,因此幻灯机的构造总是包括聚光和成像两个主要部分,在透射式的幻灯机中,图片是透明的。
成像部分主要包括物镜L、幻灯片P和远处的屏幕。
为了使这个物镜能在屏上产生高倍放大的实像。
P必须放在物镜L的物方焦平面外很近的地方,使物距稍大于L的物方焦距。
聚光部分主要包括很强的光源(通常采用溴钨灯)和透镜L1L2构成的聚光镜。
聚光镜的作用是一方面,要在未插入幻灯片时,能使屏幕上有强烈而均匀的照度,并且不出现光源本身结构(如灯丝等)的像;
一经插入幻灯片后,能够在屏幕上单独出现幻灯图片的清晰的像。
另一方面,聚光镜要有助于增强屏幕上的照度。
因此,应使从光源发出并通过聚光镜的光束能够全部到达像面。
为了这一目的,必须使这束光全部通过物镜L,这可用所谓“中间像”的方法来实现。
即聚光器使光源成实像,成实像后的那些光束继续前进时,不超过透镜L边缘范围。
光源的大小以能够使光束完全充满L的整个面积为限。
聚光镜焦距的长短是无关紧要的。
通常将幻灯片放在聚光器前面靠近L2的地方,而光源则置于聚光器后2倍于聚光器焦距之处。
聚光器焦距等于物镜焦距的一半,这样从光源发出的光束在通过聚光器前后是对称的,而在物镜平面上光源的像和光源本身的大小相等。
2、聚光镜L1:
f1=50mm
4、幻灯底片P
5、干板架:
SZ-12
6、放映物镜L2:
f2=190mm
7、二维调整架:
8、白屏H:
9、三维底座:
11、二维底座:
SZ-02
12、一维底座:
13、通用底座:
四、仪器实物图及原理图(见图六)
1、把全部仪器按图六的顺序摆放在平台上,靠拢后目测调至共轴。
2、将L2与H的间隔固定在间隔所能达到的最大位置,前后移动P,使其经L2在屏H上成一最清晰的像。
3、将聚光镜L1紧挨幻灯片P的位置固定,拿去幻灯片P,沿导轨前后移动光源S,使其经聚光镜L1刚好成像于白屏H上。
4、再把底片P放在原位上,观察像面上的亮度和照度的均匀性。
并记录下所有仪器的位置,并算U1、U2、V1、V2的大小。
5、把聚光镜L1`拿去,在观察像面上的亮度和照度的均匀性。
6、注:
演示其现象时的参考数据为U1=35,V1=35,U2=300,V2=520。
和计算焦距时的数据并不相同。
放映物镜的焦距:
聚光镜的焦距:
、、()为像的放大率
()
图六
实验七测节点位置及透镜组焦距(测量实验)
了解透镜组节点的特性,掌握测透镜组节点的方法。
光学仪器中的共轴球面系统、厚透镜、透镜组,常把它作为一个整体来研究。
这时可以用三对特殊的点和三对面来表征系统在成像上的性质。
若已知这三对点和三对面的位置,则可用简单的高斯公式和牛顿公式来研究起成像规律。
共轴球面系统的这三对基点和基面是:
主焦点(F,F'
)和主焦面,主点(H,H'
)和主平面,节点(N,N'
)和节平面。
如附图1,
附图1
附图2
实际使用的共轴球面系统——透镜组,多数情况下透镜组两边的介质都是空气,根据几何光学的理论,当物空间和像空间介质折射率相同时,透镜组的两个节点分别与两个主点重合,在这种情况下,主点兼有节点的性质,透镜组的成像规律只用两对基点(焦点,主点)和基面(焦面,主面)就完全可以确定了。
根据节点定义,一束平行光从透镜组左方入射,如附图2,光束中的光线经透镜组后的出射方向,一般和入射方向不平行,但其中有一根特殊的光线,即经过第
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 光学 试验 预备 知识