實驗光學平臺說明書

1、頁眉內(nèi)容GSZ-2B型 光學平臺（26例實驗）使用說明書GSZ-2B型光學平臺可供大專院校普通物理實驗課開設光學實驗使用。本說明書 舉例說明的26項實驗涵蓋了幾何光學、波動光學和信息光學比較重要的基礎課題， 大部分有測量要求，少部分限于觀察現(xiàn)象。各實驗所需學時長短不一，教師可按教學 要求搭配實驗內(nèi)容，組織實驗課教學。主要技術參數(shù)和規(guī)格：標稱重量kg平臺尺寸mm平臺桌子臺面距地高度cm1200X 800X 12011061911500X1000X130192.5100921800X1000X150242.514094隔震導磁臺面不平度：v 0.05mm附件一覽表:名稱數(shù)量備注名稱數(shù)量備注三維平移

2、底座1菲涅耳雙鏡1二維平移底座2三棱鏡（60）1升降調(diào)節(jié)座2反射光柵（1200 L/ mm）130 X0通用底座5透射光柵 (20 L/ mm)1旋轉透鏡架2正交光柵 (50 L/ mm)1二維架2網(wǎng)格字1透鏡架2微尺分劃板1/10 mm1延伸（過渡）架1毫米尺（1-30 mm）1帶毛玻璃頁眉內(nèi)容名稱數(shù)量備注名稱數(shù)量備注光柵轉臺1B調(diào)制板1干版架2勞埃德鏡1白屏1偏振片2物屏1多孔板1載物臺11/4 波片（后632.8 nm）1測微狹縫2雙棱鏡1測節(jié)器（節(jié)點架）1幻燈片1正像棱鏡1頻譜濾波器、零級濾波器12種帶二角架標尺1落地式小工藝品1全息用測微目鏡架1牛頓環(huán)1雙棱鏡調(diào)節(jié)架145玻璃架1激光

3、器架1雙縫1光學測角臺1白板（70X50 mm）1冰洲石鏡1透光十字1方形毛玻璃架1白光源（12 V35 W）1紙架1汞燈（20 W）1透鏡（f =4.5、6.2mm）各1擴束器鈉燈（20 W）1目鏡和物鏡各1f= 29、105mm氦氖激光器（1.5-2 mW）1透鏡（f =45、50、70、150、190、225、300、- 100mm）各1讀數(shù)顯微1頁眉內(nèi)容名稱數(shù)量備注名稱數(shù)量備注球面鏡(f = 500 mm)1全息干版1平面鏡（036書2氣室、血壓表和橡膠球1分束器（030書27:3,5:5（個別附件變動，恕不另行通知）儀器的維護與保養(yǎng)：1所有光學玻璃器件應注意保持清潔， 避免各種污染。

4、若落上灰塵，可用洗耳球、軟毛刷除塵，用細絨布擦凈。有指紋、污漬應用脫脂棉浸少量乙醇乙醚混合液（7:3）擦掉。在潮濕季節(jié)應特別加強保護。2機械結構的轉動和滑動部位可酌加少量潤滑油。平臺上宜涂擦極薄的一層機油，以利保護表面。實驗舉例：1用自準法測薄凸透鏡焦距.4 2用貝塞耳法（兩次成像法）測薄凸透鏡焦距 .53由物象放大率測目鏡焦距 .7 4由物距一像距法測凹透鏡焦距 .95透鏡組節(jié)點和焦距的測定 .10 6自組投影儀.127測自組望遠鏡的放大率.138自組帶正像棱鏡的望遠鏡.159測自組顯微鏡的放大率.1610楊氏雙縫實驗.18 頁眉內(nèi)容物處。因此，物屏到透鏡中心的距離就是透鏡焦距f。11菲涅耳

5、雙棱鏡干涉 .20 12菲涅耳雙鏡干涉 .2113勞埃德鏡干涉 .2314牛頓環(huán) .25.15用干涉法測定空氣折射率.2716 夫瑯禾費單縫衍射.30 17夫瑯禾費圓孔衍射 .33 18菲涅耳單縫和圓孔衍射.3419 直邊菲涅耳衍射 .3620光柵衍射.3721光柵單色儀.4022偏振光的產(chǎn)生和檢驗.4223全息照相.4724制做全息光柵 .50 25阿貝成像原理和空間濾波.5326 B調(diào)制 .581 用自準法測薄凸透鏡焦距實驗原理光的可逆性原理：當光線的方向返轉時，它將逆著同一路徑傳播。依此原理可測量薄凸透 鏡的焦距。當物屏在焦點或焦平面上時，經(jīng)透鏡后光是平行光束，經(jīng)平面鏡反射再經(jīng)透鏡后成像

6、于原頁眉內(nèi)容實驗裝置 （圖 1-1）1：白光源 S（GY-6 ）2：物屏 P （ SZ-14）6：二維架 （SZ-07）7：二維平移底座 （SZ-02）3:凸透鏡 L (T-GSZ-A10 , f =190 mm8：三維平移底座 （SZ-01）4:二維架（ SZ-07）9:通用底座（ SZ-04）5:平面鏡 M(T-GSZ-A16 )10:通用底座（ SZ-04 ）圖 1-1實驗步驟1 ）參照圖 1-1 ，沿米尺裝妥各器件，并調(diào)至共軸；調(diào)共軸方法（粗調(diào)） :先將透鏡等光學器件向光源靠攏，調(diào)節(jié)高低，憑目視使光源、物屏中心、透鏡光心、像屏的中央大致在一條與平臺平行的直線上。2）開啟光源，照明物屏，

7、移動 L 和 M ，直至在物屏上獲得鏤空圖案的倒立實像 （白光源自身攜帶毛玻璃，使用毛玻璃可使圖案更加均勻，明顯） ；3 ）調(diào)節(jié)平面鏡 M 和凸透鏡 L 的俯仰和左右并前后微動 L ，使在物屏上看到最清晰 且與物屏圖案等大倒立的實像（充滿同一圓面積） ；4）分別記下 P 和 L 的位置 a1、 a2；5）將P和L都轉180之后（不動底座），重復做前4步；6）記下 P 和 L 新的位置 b1、 b2；7）計算:fa, a2 a1 ； fb, b2 b12 用貝塞耳法（兩次成像法）測薄凸透鏡焦距實驗原理若保持物屏P與像屏（白屏H）之間的距離I不變且l4f,沿光軸方向移動透鏡，可以在像頁眉內(nèi)容屏上觀

8、察到兩次成像：一次成放大的倒立實像，一次成縮小的倒立實像。在兩次成像時透鏡移動的距離為d，則不難得出透鏡的焦距為實驗裝置（圖2-1）1 :白光源S（ GY-6）5:白屏 H (SZ-13)2:物屏 P (SZ-14)6: 二維平移底座（SZ-02）3:凸透鏡 L (T-GSZ-A10， f =190 mm)7:三維平移底座（SZ-01）4:透鏡架(SZ-08)8 9 :通用底座（SZ-04）實驗步驟圖2-1圖2-21）按圖2-1沿米尺布置各器件并調(diào)至共軸，再使物屏與白屏距離l 4f ;2）開啟光源，將透鏡 L緊靠物屏P,慢慢的向白屏 H移動,使被照亮的物屏圖案在白屏上成一清晰的放大像，記下L的

9、位置a1、物屏P和白屏H間的距離（白光源自身攜帶毛玻璃，使用毛玻璃可使圖案更加均勻,明顯）3) 再移動L,直至在像屏上成一清晰的縮小像，記下L的位置a2 ；4)將P、L、H轉180 （不動底座），重復做前3步,又得到L的兩個位置b1、b2 ；5)計算:daa2a1;dbb2 b1i2da24I ；I2 df4I待測透鏡焦距:3由物像放大率測目鏡焦距實驗原理頁眉內(nèi)容假設物距為(-s),像距為s；并且測得M板的物寬為y. Me目鏡測得像寬為y；由橫向放大率的s如果物由一個位移 S,對應的像的位移為 s,由軸向放大率的定義:s a -s由縱向放大率和橫向放大率的關系: s2a=m s- s m透鏡組

10、、目鏡、物鏡等幾個透鏡的組成，測量它們的焦距不能直接使用物像公式法。對于 組合透鏡，如圖:M 微尺分劃板（1/10mm），Le待測目鏡，Me 測微目鏡人 s s-對微分得：sm m111由物像公式一 一 1得：f fs s s s*s像的位置改變 m m2 m1 橫向放大率的改變因此，只要測出像的位置改變及橫向放大率的改變就能得到目鏡或組合透鏡的焦距。實驗裝置（圖3-1）1 :白光源S (GY-6)2: 1/10 微尺分劃板 M (T-GSZ-A27)3 :雙棱鏡架(SZ-41)7 :測微目鏡架（SZ-36）&測微目鏡Me （XW-1）9:二維平移底座（SZ-02）4:延伸架 (SZ-09)1

11、0:二維平移底座（SZ-02）5:待測目鏡 Le (GSZ-2B-02, fe=29mm)11:升降調(diào)節(jié)座（SZ-03）6:透鏡架(SZ-08)12:通用底座（SZ-04）圖3-1頁眉內(nèi)容實驗步驟1）按圖3-1沿米尺安排各器件，并調(diào)節(jié)共軸;2)開啟光源，將 M、Le、Me 緊靠在一起然后讓 M 、Me 逐漸遠離 Le ，直至在測微目鏡中看到 清晰的微尺放大像，并與 Me 分劃板無視差；3)測出1/10 mm微尺刻線的像寬，求出其放大倍率 mi，并分別記下 Me和Le的位置ai、bi;4)把Me向后移動30-40 mm，并緩慢前移Le,直至在測微目鏡中又看到清晰的與 ME分劃板 刻線無視差的微尺

12、放大像；5)測出新的像寬，求出放大率 m2,記下ME和Le的位置a2、b2；6)計算：口*=像寬/實寬；象距改變量：s=(a2 ai)+(bi b2)待測目鏡焦距f= s / (m2 mi)4 用物距像距法測凹透鏡焦距實驗原理直接測量凹透鏡的物距、像距難以兩全。我們只能借助于凸透鏡成一個倒立縮小的實像作為凹透鏡的虛物,虛物的位置可以測出。凹透鏡能對虛物成一實像,實像的位置可以測出。 這樣一來,就可以用公式求出凹透鏡焦距。實驗裝置 (圖 4-i)i：白光源S(GY-6)7：像屏 P2( SZ-i3)頁眉內(nèi)容2：物屏 Pi(SZ-i4)8：普通底座( SZ-04)3：凸透鏡L i(T-GSZ-A0

13、8, f70mm )9：升降調(diào)節(jié)座( SZ-03)4：透鏡架(SZ-08)i0：升降調(diào)節(jié)座( SZ-03)5：凹透鏡L 2 (T-GSZ-A39, fi00mm )ii：普通底座( SZ-04)6：透鏡架(SZ-08)i2：普通底座( SZ-04)頁眉內(nèi)容tanutan u1的地方。由于這個性圖4- 1圖4-2實驗步驟1）按圖4-1沿米尺安排各器件，并調(diào)節(jié)共軸；2） 開啟光源，使被面光源照亮的物屏 P1通過凸透鏡L1在像屏P2上成清晰像時，P1與P2的距離稍大于凸透鏡焦距的 4倍。記下L1和P2在導軌上的位置讀數(shù)（白光源自身攜帶毛玻璃，使用毛玻璃可使圖案更加均勻，明顯）。3） 在凸透鏡和像屏之

14、間加入待測的薄凹透鏡L2,調(diào)同軸，向稍遠處移動像屏，直至屏上又出現(xiàn)清晰的像（參見圖 4-2）。記下L2和像屏P2的位置讀數(shù)。4 ）以L2P2距離為物距 U，以L2P2距離為像距V,將數(shù)值代入式1/U 1/V 1/ f，計算被測透鏡的焦距。5透鏡組節(jié)點和焦距的測定實驗原理節(jié)點定義為軸上角放大率等于1的共軛點。物方節(jié)點記作 N，像方節(jié)點記作N。節(jié)點的物理意義在于通過它的任意共軛光線方向不變（圖5-1 u U ）。當物方和像方處在同一光學介質(zhì) 中，主點和節(jié)點是重合的。在這種情 況下，雙方焦距相等，橫向放大率yV1的地方也是角放大率y質(zhì)，將光學系統(tǒng)繞像方節(jié)點轉動，平行光束所成的像點將不發(fā)生位移。因此，

15、這是確定厚透鏡或 透鏡組節(jié)點（主點）的一種實驗方法。實驗裝置 （圖 5-2）1：白光源 S（ GY-6 ）7：測節(jié)器 (SZ-28)圖5-1頁眉內(nèi)容2：毫米尺 (T-GSZ-A22 )8： 白屏 (SZ-13)3：雙棱鏡架（ SZ-41 ）9：二維平移底座（ SZ-02）4：物鏡 Lo (T-GSZ-A09, fo =150 mm)10： 二維平移底座（ SZ-02）5：透鏡架 (SZ-08)11：升降調(diào)節(jié)座（ SZ-03）6：透鏡組 L1、 L2 (T-GSZ-A12, f1 =300 mm；12：升降調(diào)節(jié)座（ SZ-03）T-GSZ-A10, f2 =190 mm)13： 通用底座（ SZ

16、-04）實驗步驟圖 5-21) 參照圖 5-2，先調(diào)節(jié)毫米尺與準直物鏡Lo的距離為150mm，使通過Lo的光束為平行光束。2）加入節(jié)點架和白屏，調(diào)共軸，同時移動白屏，找到毫米尺的清晰像。3）沿節(jié)點架導軌前后移動透鏡組L1 、L 2，同時相應地前后移動白屏，直到節(jié)點架繞軸作不大的轉動時，白屏上面的毫米尺像無橫向移動為止（此時像方節(jié)點N 即在節(jié)點架的轉軸上）。4） 分別記下白屏和節(jié)點架在米尺導軌上的位置a和b,并從節(jié)點架導軌上記下透鏡組中間位 置（有標線）節(jié)點架轉軸中心的偏移量 d。5） 將測節(jié)器轉動180，重復3、4兩步，測得另一組數(shù)據(jù) a、b、d 。 數(shù)據(jù)處理A、 像方節(jié)點偏離透鏡組中心的距離

17、為d透鏡組的像方焦距 f =a-b物方節(jié)點 N 偏離透鏡中心的距離為 d透鏡組的物方焦距 f a bB、 用1: 1的比例畫出被測透鏡組及其各種基點的相對位置。6 自組投影儀實驗原理頁眉內(nèi)容像于屏幕上（見光路圖6-1）。物鏡到像平面的距離V2比物鏡焦距f大很多，所以幻燈片總在其物方焦面的附近，物距8:白屏 H （SZ-13）9:通用底座 （ SZ-04）10:二維平移底座 （ SZ-02 ）11 :升降調(diào)節(jié)座 （ SZ-03） 12:二維平移底座（ SZ-02）13:通用底座（ SZ-04 ）投影儀的主要部分是一個會聚的投影鏡頭（放映物鏡L2）,將畫片（幻燈片 P）成放大的實U2甘，因而放大率

18、 V=-V2/U2V2/f，它與像距 V2成正比。實驗裝置 （圖 6-1）1:白光源S (GY-6)2：聚光透鏡 L1 (T-GSZ-A07, f1 =50 mm)3:透鏡架 ( SZ-08)4:幻燈片 P ( HDP)5:干版架( SZ-12)6:放映物鏡 L2 (T-GSZ-A10, fo =190 mm)7:透鏡架 ( SZ-08)圖 6-1實驗步驟1 ）按圖 6-1 排光路，調(diào)共軸。2）使L2與H相距約1.2 m （對較短平臺，可用白墻代屏）前后移動P,使其在H上成一清晰放大像。3）使Li固定在緊靠幻燈片 P的位置，取下P,前后移動光源，使其成像于L2所在平面。4） 重新裝好幻燈片，觀

19、察屏上像的亮度和照度的均勻性。5） 取下Li,觀察像面亮度和照度均勻性的變化。放映物鏡焦距和聚光鏡焦距的選擇放映物鏡:f2 (M /(M 1)2)D2聚光鏡:2f1 D2 /(M 1) D2/(M 1)2 1/ D1其中: D2 U2 V2;D1 U1頁眉內(nèi)容1 :標尺（SZ-33）2 :物鏡 Lo （T-GSZ-A11, f =225 mm）3:透鏡架（SZ-08）d2；M為像的放大率。7測自組望遠鏡的放大率實驗原理望遠鏡由物鏡和目鏡組成， 物鏡的焦距大于目鏡的焦距， 組成特點是兩透鏡的光學間隔近乎為零,物鏡和目鏡都是會聚透鏡的為開普勒望遠鏡（如圖7-2）。圖7-1望遠鏡視角放大率（放大本領

20、）定義為： r=-u/uu物對物鏡的視角，u最后像對目鏡的視角因望遠鏡的光學間隔，通過計算可得：r=-f/fe測量時，測出未經(jīng)望遠鏡放大的標尺上兩個紅色指標間的“E”字間距di （di=5cm），再通過望遠鏡測出對應的間距 d2,則望遠鏡的測量放大率r=-d2/dis如果標尺在有限距離（物距）s處，則測量放大率應為r= rs+ fo實驗裝置（圖7-2）5:透鏡架（SZ-08）6:三維平移底座（SZ-01）7: 二維平移底座（SZ-02）4:目鏡 L e （T-GSZ-A06, fe =45 mm ）圖7-2實驗步驟1）按圖7-2組成開普勒望遠鏡，向約3 m遠處的標尺調(diào)焦，并對準兩個紅色指標間的

21、“ E字（距離 d1=5 cm）;2）用另一只眼睛直接注視標尺，經(jīng)適應性練習，在視覺系統(tǒng)獲得被望遠鏡放大的和直觀的頁眉內(nèi)容標尺的疊加像，再測出放大的紅色指標內(nèi)直觀標尺的長度頁眉內(nèi)容當S 100 f。時，修正量SS fo1:標尺(SZ-33)2:物鏡 Lo ( T-GSZ-A11, fo =225 mm)3:透鏡架 (SZ-08)4:正像棱鏡系統(tǒng)(SZ-30)5 :干版架(SZ-12)d仁3）求出望遠鏡的測量放大率 r 竺，并與計算放大率 作比較；dife注：標尺放在有限距離 S遠處時，望遠鏡放大率 r可做如下修正：SS fo8自組帶正像棱鏡的望遠鏡實驗原理本實驗自組的望遠鏡屬于開普勒式望遠 鏡

22、，其原理由兩個凸透鏡構成。由于兩者之間 成一個實像，可方便的安裝分劃板，但這種結 構成像是倒立的，如果想要觀察到正像，可以借 助正像棱鏡系統(tǒng)。正像棱鏡系統(tǒng)如圖8-1，兩塊45-90棱鏡組合 而成，又稱組合泊羅棱鏡，從圖中光束箭頭走向可說明圖像的翻轉過程。實驗裝置（圖8-2）6:目鏡 Le （T-GSZ-A06, fe =45 mm）7:透鏡架（SZ-08）&二維平移底座（SZ-02）9 :升降調(diào)整座（SZ-03）10: 二維平移底座（SZ-02）圖8-2實驗步驟1）參照圖8-2,沿平臺米尺先組裝不加正像棱鏡的望遠鏡（物鏡和目鏡間距約為270mm）,并對位于光軸上的約 3m遠處的標尺調(diào)焦，認清該

23、尺所成的倒像。頁眉內(nèi)容其中 為物AB在明視距離處所張視角，即y/So，為放大虛像A B所張的視角，與ABi所張視角一樣，故有M 4仏魚y/soy fE2）按圖8-2所示，在Lo的像面前方安置正像棱鏡*，并相應調(diào)節(jié)目鏡高度，找到標尺的正像。9測自組顯微鏡的放大率實驗原理物理實驗中常用的移測顯微鏡（讀數(shù)顯微鏡）也有一個由目鏡和物鏡組成的共軸光學系統(tǒng),它通常由4片以上透鏡組成的系統(tǒng)，可以簡化成兩個凸透鏡組成的放大光路（圖9-3）。被觀察的物體 AB放在物鏡LO的物方焦點FO的外側附近，先經(jīng) LO成放大實像AiBi于目鏡物方焦點FE內(nèi)側附近，再經(jīng)目鏡 LE成放大虛像AB于明視距離以外。顯微鏡的視角放大

24、率M 式中yi/y VO，是物鏡的橫向放大率；“ ME是目鏡的視角放大率。經(jīng)過變換可得顯微鏡視角放大率圖9-1頁眉內(nèi)容1:低壓鈉燈S (GY-5B)2: 1/10 mm 微尺 Mi(T-GSZ-A27)3:二維架(SZ-07)4:物鏡 Lo( T-GSZ-A06, fo =45 mm)5:透鏡架(SZ-08)6:透鏡架(SZ-08)7:目鏡 Le( GSZ-2B-02, fe =29mm)8:45。玻璃架(SZ-45)9:毫米尺 M2（T-GSZ-A22）10:雙棱鏡架（SZ-41）11: 升降調(diào)節(jié)座（SZ-03）12:三維平移底座（SZ-01）13:二維平移底座（SZ-02）14:升降調(diào)節(jié)座

25、（SZ-03）15:白光源（GY-6）（圖中未畫）5）微動物鏡前的微尺，消除視差，讀出未放大的M230mm所對應的M1的格數(shù)a；式中負號表示像是倒立的實驗裝置（圖9-2）圖9-2實驗步驟1）參照圖9-2和9-3布置各器件，調(diào)等高同軸；2）將透鏡LO與Le的距離定為24 cm ；3） 沿米尺移動靠近光源微尺M1,從顯微鏡系統(tǒng)中得到微尺清晰的放大像；4）在Le之后置一與光軸成 45角的玻璃架（SZ-45），距此玻璃架25 cm處,放置一白光源（圖中未畫出）照明的毫米尺M2；圖9-3頁眉內(nèi)容d，用測微目鏡測相鄰條紋的間距 x,計算1:鈉燈(GY-5B，加圓孔光闌)2:透鏡 L1 (T-GSZ-A07

26、, f =50)3:二維架(SZ-07)4:透鏡架(SZ-08)5:測微狹縫 S ( SZ-27B )6 :透鏡 L2 (T-GSZ-A09, f =150mm)7:透鏡架(SZ-08)&雙棱鏡調(diào)節(jié)架 (SZ-41)9:雙縫 D (T-GSZ-A32)實驗步驟10:延伸架（SZ-09）11:測微目鏡架（SZ-36）12:測微目鏡M （XW-1）13:三維平移底座（SZ-01 ）14: 二維平移底座（SZ-02）15: 升降調(diào)節(jié)座（SZ-03）16:二維平移底座（SZ-02）17: 升降調(diào)節(jié)座（SZ-03）圖 10- 130 1025顯微鏡的測量放大率 M;顯微鏡的計算放大率 M afo fe1

27、0楊氏雙縫實驗實驗原理楊氏雙縫干涉原理如下圖:S單縫S1S2雙縫P 觀察屏dx如果s在S1S2中心線上，則可以證明雙縫干涉的光程差 = r 2- r 1= dsirt）=式中d為雙縫間距，B為衍射角，I為雙縫至觀察屏的間距由干涉原理，當相鄰明紋或相鄰暗紋的間距可以證明是相等的， 因此，入=兇測出I，用顯微鏡測雙縫間距d可得光波的波長。實驗裝置（圖10-1）1）參照圖10-1沿平臺布置各器件并調(diào)至共軸。開啟光源，使鈉光通過透鏡 L1會聚到狹縫 S頁眉內(nèi)容3:透鏡架（SZ-08）4:透鏡架（SZ-08）5:測微狹縫（SZ-27B）6:雙棱鏡架（SZ-41）7:雙棱鏡 （T-GSZ-A19）上，用透

28、鏡L2將S成像于測微目鏡分劃板 M上，然后將雙縫 D置于L2近旁。在調(diào)節(jié)好 S, D和M的mm刻線的平行，并適當調(diào)窄 S之后，目鏡視場出現(xiàn)便于觀測的楊氏條紋。2）用測微目鏡測量干涉條紋的間距 x,用米尺測量雙縫至目鏡焦面的距離I，用顯微鏡測量雙縫的間距d根據(jù) x 1計算鈉黃光的波長。d11菲涅耳雙棱鏡干涉實驗原理菲涅耳雙棱鏡有兩個很?。? ）的棱鏡角（見圖11- 1 ）。從狹縫S發(fā)出的光波經(jīng)這兩個棱鏡角折射，形成稍許傾斜的兩束光，在其相遇的區(qū)域即發(fā)生干涉現(xiàn)象，用屏幕M可以接收干涉條紋。S1和S2是S經(jīng)折射后產(chǎn)生的兩個虛像，相當于楊氏雙縫，可稱虛光源。設S至M的距離為l=l 1+I2 （S1和S

29、2與S近似在同一平面上），d為二虛光源的距離，相鄰明條紋或暗條紋間距d為x，測出這幾個長度，即可利用式一x計算出單色光的波長。I圖 11 1為了測量虛光源距離 d，可利用透鏡放大率公式 d ud，式中U是狹縫至凸透鏡的距離，vv是凸透鏡到測微目鏡的距離，d是二虛光源像間的距離。實驗裝置（圖11-2）1:鈉燈（GY-5B）8:測微目鏡架（SZ-36）2:透鏡 L1 （ T-GSZ-A07, f =50 mm9:測微目鏡（XW-1）10: 升降調(diào)節(jié)座（SZ-03）11: 二維平移底座（SZ-02）12: 二維平移底座（SZ-02）13:升降調(diào)節(jié)座（SZ-03）另備凸透鏡 L2 （T-GSZ-A10

30、, f =190 mm及架、座）圖 11-2頁眉內(nèi)容實驗步驟頁眉內(nèi)容1:鈉燈（GY-5B，加圓孔光闌）2:透鏡 （T-GSZ-A07, f=50）3:透鏡架（SZ-08）&測微目鏡架（SZ-36）9:測微目鏡（XW-1）10:二維平移底座（SZ-02）4:透鏡架(SZ-08)11:三維平移底座（SZ-01 ）1）參照圖11-2沿米尺安置各器件，調(diào)至共軸2） 開啟光源，使鈉黃光通過透鏡Li會聚在狹縫上。狹縫要盡量窄，雙棱鏡的棱脊與狹縫須平行地置于Li和測微目鏡的光軸上，以獲得清晰的干涉條紋。3） 測微目鏡測量干涉條紋間距 x（可連續(xù)測定11個條紋位置，用逐差法計算出5個厶x取平均），并測出狹縫至

31、目鏡分劃板的距離I。4） 保持狹縫和雙棱鏡位置不動，在雙棱鏡后用凸透鏡L2在測微目鏡分劃板上成一虛光源的放大實像，并測得間距 d,再據(jù)成像公式算出二虛光源間距d。5） 根據(jù)公式（d/l） x計算鈉黃光波長。12菲涅耳雙鏡干涉實驗原理菲涅耳雙鏡由兩個同樣的平面鏡（可以用兩塊黑玻璃鏡） 組成（圖12- 1）,二鏡夾角很小，一個鏡面可微調(diào)，以改變這個夾角。單色光通過狹縫S之后，被兩個鏡面反射的同時，波陣面即被分成兩部分傳播，在交疊區(qū)域發(fā)生干涉現(xiàn)象，產(chǎn)生明暗相間的干涉條紋。用測微目鏡可接收并 測出在M屏上的一組相鄰條紋的間距x。虛光源S1和S2是次級光源S的由反射形成的兩個虛像。設S （S1,S2）到

32、雙鏡交線的距離為r，二鏡交線到屏M的距離為Io,則rIoI，再設虛光源S1S2距離為d,則單色光波長仍按式 一x計算。d的測量方法與雙棱鏡實驗相同。I實驗裝置（12-2）圖 12- 1頁眉內(nèi)容5：測微狹縫（ SZ-27B ）12：升降調(diào)節(jié)座（ SZ-03）13：二維平移底座 （ SZ-02）6：菲涅耳雙鏡 （SZ-31）7：干版架 （SZ-12）圖 12-2實驗步驟1）參照圖 12-2 沿米尺安置各器件，調(diào)至共軸。2）開啟光源，利用透鏡將光束會聚到狹縫上，使通過狹縫的光束投射在雙鏡接縫處。掠射的光束被二鏡面反射，用稍許偏離米尺導軌的測微目鏡接收雙光束交疊區(qū)域的干涉條紋。狹縫要 窄，且與雙鏡交線

33、平行，二鏡面夾角大小要適當（調(diào)節(jié)雙鏡背后的 3 個手鈕）。3）測干涉條紋間距 x和兩個虛光源距離 d，方法與雙棱鏡實驗相同。4）測出狹縫至雙鏡接縫的距離 r和雙鏡接縫至目鏡分劃板的距離 I。,得l=r+l。，根據(jù)計算鈉黃光的波長。13 勞埃德鏡干涉實驗原理勞埃德鏡通常就是一塊長方形的前表面反射鏡，或一塊黑玻璃鏡。圖131 表示從狹縫處形成的次級光源S發(fā)出的單色光波掠射鏡面， 反射光與從同一光源發(fā)出，路經(jīng)鏡面近旁的光波在交 疊區(qū)域發(fā)生干涉，S是虛光源，M是接收干涉條紋的屏。從雙光束干涉原理來看，勞埃德鏡實驗 與上述幾個干涉實驗是類似的，但因利用這個實驗能夠說明光在玻璃面反射時的相位變化，所以 很

34、重要。頁眉內(nèi)容實驗裝置（圖13-2）1： 鈉燈（GY-5B,加圓孔光闌）8:測微目鏡架（SZ-36)2 :透鏡（T-GSZ-A07, f =50 mm9: 測微目鏡（XW-1）3：透鏡架(SZ-08)10:三維平移底座(SZ-01 )4:透鏡架(SZ-08)11:二維平移底座(SZ-02)5:測微狹縫（SZ-27B）12:升降調(diào)節(jié)座（SZ-03)6:勞埃德鏡 （SZ-32）13:二維平移底座(SZ-02)7:干版架(SZ-12)圖 13-2實驗步驟1）參照圖13-2沿米尺安置各器件，調(diào)至共軸。2）開啟光源，使鈉光光束經(jīng)透鏡會聚到狹縫上，通過狹縫，部分光束入射勞埃德鏡，被鏡 面反射，另一部分直接

35、與反射光會合發(fā)生干涉，用測微目鏡接收干涉條紋，同時調(diào)節(jié)縫寬、入射 角及鏡面與鉛直狹縫的平行，以改善條紋的質(zhì)量。2）測出條紋間距 x，狹縫與其虛光源的距離 d以及狹縫與目鏡分劃板的距離I，方法與雙棱鏡實驗相同，根據(jù)公式 計算鈉黃光波長。頁眉內(nèi)容2:干版架(SZ-12)14牛頓環(huán)實驗原理一個曲率半徑很大的平凸透鏡，以其凸面朝下，放在一塊平板玻璃上（圖14- 1） 二者之間形成從中心 0向周邊 逐漸增厚的空氣膜。若對透鏡投射單色光，則空氣膜下緣 面與上緣面的反射光就會在空氣膜上緣面附近相遇，出現(xiàn) 以0點為中心的明暗相間的圓環(huán)，即牛頓環(huán)。設透鏡曲率半徑為 R，與軸線相距r處的膜厚度為d,則2r2因R?

36、 d，所以d2可略去，得d 2R對垂直入射光，該處幾何程差為2d,加上平板玻璃反射時的半波損失，總程差根據(jù)光干涉產(chǎn)生暗條紋的條件（實驗時測暗環(huán)半徑）2d （2m 1）, m 0, 1, 2L（14.1）2 2綜合上述各式，第 m級暗環(huán)半徑rm . mR（14.2）據(jù)此，若 為已知，為了測量平凸透鏡的曲率半徑，只要測出rm即可。但是由于彈性形變不可避免，實際上 0點并非是點接觸的，利用rm與rn的平方差求 R就比較準確，于是（14.2）式可改2 2寫為R 上一匚（14.3）（m n）又因測量中0點的位置不易確定，所以環(huán)的半徑r可用直徑d代替，式（14.3）又可改寫成cdmdn2R(14.4)4(

37、mn)實驗裝置（圖14-2）1 :牛頓環(huán)（SZ-37B）6 :測微目鏡架（SZ-36）7 :二維平移底座（SZ-02）11 1 I 11 111U11QL-1 二I 鞏射進績I團 14- 1頁眉內(nèi)容從第14環(huán)開始逐環(huán)測（實驗所用鈉黃光波長為589.3nm )3:半透半反玻璃（T-GSZ-A201 ）&升降調(diào)節(jié)座（SZ-03）4:透鏡架（SZ-08）9:鈉燈 （GY-5B）5:顯微鏡 （XW-1）10: 二維平移底座（SZ-02）圖 14-2實驗步驟1） 按圖14 - 2布置光路。若牛頓環(huán)裝置平凸透鏡與平板玻璃的接觸點偏離中心，得調(diào)節(jié)夾具上的三個螺釘，使接觸點穩(wěn)定居中即可，（不要擰得太緊，用力過

38、大會導致玻璃破碎，使牛頓環(huán)損壞）。2）開啟光源，調(diào)節(jié)分束器，使視場 6 mm測量范圍內(nèi)充滿黃光。消除視差。盡量使干涉圓 環(huán)在量程內(nèi)對稱分布。3）調(diào)節(jié)顯微鏡的目鏡，使目鏡中看到的叉絲最為清晰。將顯微鏡對準牛頓環(huán)的中心，前后 移動鏡筒使看到的環(huán)紋盡可能清晰，并與顯微鏡的測量叉絲之間無視差。4）用顯微鏡測干涉圖形圓環(huán)的半徑：測量時由于中心附近比較模糊,定位置至第5環(huán)，再越過環(huán)心，從另一測第5環(huán)測至第14環(huán)為止，計算10個環(huán)的直徑d。4）用逐差法取m n 5算出5個r； r；值，取平均，代入公式2 2rm rn(m n)得出平凸透鏡的曲率半徑。15用干涉法測定空氣折射率實驗原理具有最簡單形式的邁克耳孫

39、干涉儀如圖15 -1所示。從點光源S發(fā)出的光束，被精制的厚度和 折射率均勻的玻璃板（分束器）G分成兩路，射M2FG圖 15- 1頁眉內(nèi)容(15.2)式中0是空氣在熱力學標準狀態(tài)下（折射率；n和是相對于任意溫度T和壓強p下的折射率和密度。(15.3)向互相垂直的兩個平面鏡Mi和M2。被平面鏡反射后，又回到分束器有鍍膜的半反射面。在這兩束光形成的干涉場內(nèi)產(chǎn)生的是非定域干涉條紋，用毛玻璃屏FG接收。設M2是M2在G中的虛像?？梢哉J為，F(xiàn)G接收到的干涉圖樣是 Mi和M2之間的空氣膜上下面的反射光相干產(chǎn)生的。如果在圖15- 1的Mi和G之間放置一個能夠控制充、放氣的氣室，若氣室內(nèi)空氣壓力改變了 p，折射

40、率改變了n ,使光程差增大，就會引起干涉條紋 N個環(huán)的變化。設氣室內(nèi)空氣柱長度為I，則n N /2I（15.1）若將氣室抽真空（室內(nèi)壓強近似于零，折射率n 1）,再向室內(nèi)緩慢充氣，同時計數(shù)干涉環(huán)變化數(shù)N，由公式（15.1）可計算出不同壓強下折射率的改變值n，則相應壓強下空氣折射率若采取打氣的方法增加氣室內(nèi)的粒子（分子和原子）數(shù)量，根據(jù)氣體折射率的改變量與單位體積內(nèi)粒子數(shù)改變量成正比的規(guī)律，可求出相當于標準狀態(tài)下的空氣折射率no。對有確定成分的干燥空氣來說，單位體積內(nèi)的粒子數(shù)與密度成正比，于是有n 1no 1To =273K , po =101,325 Pa）下的密度，n是相應狀態(tài)下的聯(lián)系理想氣

41、體的狀態(tài)方程，有n 10 P0Tn。 1若實驗中T不變，對上式求p的變化所引起的n的變化，則有頁眉內(nèi)容n“1 T0nP。T p（15.4）因TTo(1t)(其中是相對壓力系數(shù)，等于1/273.15 = 3.6611。支c-1, t是攝氏溫度，即n。1p室溫），代入式（15.4 ）有nPo(1 t)于是n。1Po(1t) n p(15.5)將式（15.1）代入（15.5）得no1po(1t)_2I p(15.6)測出若干不同的p所對應的干涉環(huán)變化數(shù) N, N- p關系曲線的斜率即為 N/ p。 po和為已知，t見溫度計顯示，和I為已知，一并代入式（15.6）即可求得相當于熱力學標準狀態(tài)下的空氣折

42、射率。根據(jù)式（15.3）求得po代入式（15.4），經(jīng)整理，并聯(lián)系式（15.1），即可得頁眉內(nèi)容pp(15.7)其中的環(huán)境氣壓 p從實驗室的氣壓計讀出，根據(jù)（ 氣折射率。實驗裝置（圖15-2）1: He-Ne 激光器 L （GY-10）2:激光器架（SZ-42）3:透鏡架（SZ-08）4:擴束器 BE （T-GSZ-A01）5:透鏡架（SZ-08）15.7）式，通過實驗即可測得實驗環(huán)境下的空11:平面鏡 M1 （T-GSZ-A16）12： 升降調(diào)節(jié)座（SZ-03）13:二維平移底座（SZ-02）14:三維平移底座（SZ-01）15:升降調(diào)節(jié)座（SZ-03）N2I頁眉內(nèi)容6:分束器 BS (T-

43、GSZ-A201)7 :白屏 H (SZ-13)&通用底座(SZ-04)9 :氣室 AR (SGM-1-05)10: 二維架(SZ-07)16:二維架（SZ-07）17:平面鏡 M2 （T-GSZ-A16）18:二維平移底座（SZ-02）19:通用底座（SZ-04）實驗步驟1）將各器件夾好，靠攏，調(diào)等高。2） 調(diào)激光光束平行于臺面，按圖15-2所示，組成邁克耳孫干涉光路（暫不用擴束器）。3）調(diào)節(jié)反射鏡 M1和M2的傾角，直到屏上兩組最強的光點重合。4） 加入擴束器，經(jīng)過微調(diào)，使屏上出現(xiàn)一系列干涉圓環(huán)。5） 緊握橡膠球反復向氣室充氣，至血壓表滿量程（40kPa,或300mmHg , 1mmHg=

44、133.3Pa）為止，記為 p。6） 緩慢松開氣閥放氣，同時默數(shù)干涉環(huán)變化數(shù)N,至表針回零。7）計算實驗環(huán)境的空氣折射率 其中激光波長入和氣室長度I為已知，環(huán)境氣壓 p從實驗室的氣壓計讀出。本實驗應多次測量,圖 15-2頁眉內(nèi)容干涉環(huán)變化數(shù)可估計出一位小數(shù)。16夫瑯禾費單縫衍射實驗原理單色平行光垂直照射寬度為a的狹縫AB(圖16- 1，其中將縫寬放大約百倍)，按惠更 斯原理，AB面上各子波源的球面波向各方向傳 播，在出發(fā)處，相位相同。其中沿入射方向傳 播的，經(jīng)透鏡L會聚于Po處時，仍然同相，故 加強為中央亮紋；與入射方向成 角傳播的，經(jīng)L會聚于Pk，其明暗取決于各次級波線的光程差。從A點作AC

45、線垂直于BC,從AC線到達Pk點的所有波線都是等光程的。沿縫寬各波線之間的 光程差取決于從 AB到AC之間的路程，而最大光程差若用相距一的許多平行于AC的平面分割BC,同時也就將狹縫面上的波陣面分成一些等面2積的部分，即菲涅耳半波帶，于是兩個相鄰半波帶的對應點發(fā)出的波線到達AC面時的光程差均為一，相位差為 n經(jīng)L會聚后仍為 n故強度互相抵消。據(jù)此推斷：對應某確定的方向，若2單縫波陣面可分成偶數(shù)個半波帶時Pk處必為暗條紋；若單縫波陣面可分成奇數(shù)個半波帶，Pk處將有明條紋；若半波帶為非整數(shù)所對應的方位上，強度則在明暗之間?？傊?，當滿足asin 2k kk 1,2 L )(16.1)2時產(chǎn)生暗條紋；

46、當 滿足asin (2k 1) 2k 1,2 L )(16.2)時產(chǎn)生明條紋，而零級明條紋范圍，通常認為是從asin至U asin設中央零級明條紋寬度為 e, L的像方焦距為f，對1級暗條紋，近似有圖 16- 1頁眉內(nèi)容據(jù)此，若和f為已知，只要測得-2實驗裝置（圖16-2）1 :鈉燈（GY-5B）2:透鏡架（SZ-08）3:測微狹縫Si （SZ-27B）4:透鏡 Li （T-GSZ-A09, f =150 mm）5:二維架（SZ-07）6:透鏡架（SZ-08）7 :測微狹縫 S2 （SZ-27B）8:透鏡 L2 （T-GSZ-A12, f =300 mm）實驗步驟1）參照圖16-2沿米尺調(diào)節(jié)共

47、軸光路。ea（ 16.3）2即可得實驗裝置的縫寬a。9: 二維架（SZ-07）10 :測微目鏡架（SZ-36）11:測微目鏡（XW-1）12 :三維平移底座（SZ-01）13: 升降調(diào)節(jié)座（SZ-03）14：二維平移底座（SZ-02）15: 升降調(diào)節(jié)座（SZ-03）16:二維平移底座（SZ-02）圖 16-22） 使狹縫S1靠近鈉燈，位于透鏡 L1的焦平面上，通過透鏡L1形成平行光束，垂直照射狹 縫S2，用透鏡L2將衍射光束匯聚到測微目鏡的分劃板，調(diào)節(jié)狹縫鉛直，并使分劃板的毫米刻線 與衍射條紋平行，S1的縫寬小于0.1mm （兼顧衍射條紋清晰與視場光強 ）。3） 用測微目鏡測量中央明條紋寬度e

48、,連同已知的 入和f值代入公式f a（實驗所用鈉黃光波長為 589.3nm ）2可算出縫寬a。4）用顯微鏡直接測量縫寬，與上一步的結果作比較。5）用測微目鏡可驗證中央極大寬度是次極大寬度的兩倍。頁眉內(nèi)容17夫瑯禾費圓孔衍射實驗原理使準單色光通過小孔光闌，通過較長距離到達衍射圓孔，再經(jīng)凸透鏡將衍射圖樣會聚到屏上,該裝置即可觀測到夫瑯禾費圓孔衍射。實驗裝置（圖17-1 ）1:鈉燈(GY-5B)7:測微目鏡架（SZ-36）2 :小孔（0 1 mn)8: 測微目鏡（XW-1）3:多孔板(SZ-23A , 0 0.20.5 mm)9:二維平移底座（SZ-02）4:透鏡架(SZ-08)10:二維平移底座（

49、SZ-02 ）5:透鏡（T-GSZ-A08, f =70 mm )11:升降調(diào)節(jié)座（SZ-03）6:透鏡架(SZ-08)圖 17-1實驗步驟1）參照圖17-1沿平臺米尺安排各器件，調(diào)節(jié)共軸，前后移動兩小孔距離，獲得衍射圖樣。2）在黑暗環(huán)境用測微目鏡測量艾里斑的直徑e,據(jù)已知波長（入 =589.3 nm）、衍射小孔半徑af和物鏡焦距f可驗證公式e 1.22。（注：目鏡與透鏡的距離應保證70mm左右間距，測出a的艾里斑直徑才會較為準確）18菲涅耳單縫和圓孔衍射實驗原理由菲涅耳衍射原理：A邑（1）n12 2當觀察屏不動時，改變縫寬 d，半波帶的數(shù)目改變；當半波帶數(shù)為奇數(shù)時屏中央出現(xiàn)亮紋；當半波帶數(shù)為

50、偶數(shù)時屏中央出現(xiàn)暗紋。當縫寬d不變時，移動屏，當半波帶數(shù)為偶數(shù)時，屏中央為暗紋；當半波帶數(shù)為奇數(shù)時屏中 央為亮紋。頁眉內(nèi)容當縫寬改變到很小時或屏較遠時，菲涅耳衍射轉化為夫瑯和費衍射。實驗裝置（圖18-1）1 :激光器架（SZ-42）2: He-Ne 激光器（GY-10）3 :擴束器（T-GSZ-A02, f = 6.27 :白屏（SZ-13）&通用底座（SZ-04）9 :二維平移底座（SZ-02）4 :透鏡架（SZ-08）10 :二維平移底座（SZ-02）5 :透鏡架（SZ-08）11:通用底座（SZ-04）6 :測微狹縫 （SZ-27B）圖 18-1調(diào)節(jié)與觀察使激光通過擴束器（造成非遠場條件

51、）照射到狹縫上，用白屏接收衍射條紋。在緩慢、連續(xù)地將狹縫由很窄變到很寬的同時，注意屏上的衍射圖樣，可觀察到與理論分析一致的由近似夫瑯禾費單縫衍射逐漸變化成各種菲涅耳單縫衍射,最后形成兩個對稱的直邊衍射的現(xiàn)象。實驗原理由菲涅耳衍射原理:當改變圓孔的直徑或改變觀察距離時，屏中央發(fā)生明暗變化。實驗裝置（圖18-2）1 :激光器架（SZ-42）2: He-Ne 激光器（GY-10）3 :擴束器（T-GSZ-A02, f = 6.2）4:透鏡架（SZ-08）5:多孔板（SZ-23A ,機.5 mm）6:透鏡架（SZ-08）7: 白屏（SZ-13）8:通用底座（SZ-04）9:二維平移底座（SZ-02）1

52、0:二維平移底座（SZ-02）11:通用底座（SZ-04）圖 18-2調(diào)節(jié)與觀察將實驗裝置18- 1中的狹縫換成 機.5 mm的圓孔，如圖（18-2）,使屏逐漸遠離圓孔，會看到衍射圖樣中心亮一暗一亮的變化。圖樣中心的亮或暗，取決于點光源與圓孔的距離、圓孔的半頁眉內(nèi)容頁眉內(nèi)容I/I 0是振蕩的，但振幅逐漸減少，最后，正象從幾|/|0漸漸地趨向于1。強度的最大值不是在幾何陰影邊上，而是在直接照7：白屏 （SZ-13）8:通用底座（ SZ-04）9:二維平移底座（ SZ-02）10:二維平移底座 （ SZ-02）11:通用底座（ SZ-04）徑和圓孔到觀察屏的距離。19 直邊菲涅耳衍射實驗原理當平面

53、波照射到直邊上時，在直邊后可觀察到它的菲涅耳衍射，衍射結果如下圖即當觀察點從幾何陰影邊界向外移動時， 何光學可以預期的那樣， 明區(qū)稍為離開該邊的地方。 實驗裝置 （圖 19-1 ）1：激光器架（ SZ-42 ）2：He-Ne 激光器 （GY-10）3：透鏡架（ SZ-08）4:擴束器（T-GSZ-A02, f =2）5：透鏡架（ SZ-08）6:刀片（ GSZ-2B-06 ）圖 19-1調(diào)節(jié)與觀察將實驗 18 中的狹縫換成刀片，即可發(fā)生直邊衍射。當觀察點從幾何陰影邊界向外移動時， 衍射光強有類似衰減振蕩的分布，最后趨于無障礙的自然傳播。強度的最大值并不在于幾何陰影 的交界處，而是在直接照明區(qū)稍

54、靠外些的亮區(qū)內(nèi)。在陰影區(qū)內(nèi)，衍射條紋的光強單調(diào)地減弱，一 直到零。20 光柵衍射實驗原理當一束平行單色光垂直入射到光柵上，透過光柵的每條狹縫的光都產(chǎn)生衍射，而通過光柵不同狹縫的光還要發(fā)生干涉，因此光柵的衍射條紋實質(zhì)應是衍射和干涉的總效果。設光柵的刻痕寬度為a，透明狹縫寬度為 b，相鄰兩縫間的距離d=a+b,稱為光柵常數(shù)，它是光柵的重要參數(shù)之頁眉內(nèi)容當此光程差等于入射光波長的整數(shù)倍時,多光束干涉使光振動加強而在 F處產(chǎn)生一個明條紋。d sin 如 sin i K 入K=0, 1, 2,式中入為單色光波長，K是亮條紋級次,K為K級譜線的衍射角，i為光線的入射角。此式1:汞燈（GY-4B）2 :透鏡

55、架（SZ-08）如右圖所示，光柵常數(shù)為d的光柵，當單色平行光束與光 柵法線成角度i入射于光柵平面上，光柵出射的衍射光束經(jīng)過 透鏡會聚于焦平面上， 就產(chǎn)生一組明暗相間的衍射條紋。設衍射光線AD與光柵法線所成的夾角 （即衍射角）為幅從B點 作BC垂直入射線 CA，作BD垂直于衍射線 AD，則相鄰透 光狹縫對應位置兩光線的光程差為：因而，光柵衍射明條紋的條件為:稱為光柵方程，它是研究光柵衍射的重要公式。本實驗研究的是光線垂直入射時所形成的衍射。此時，入射角i=0則光柵方程變?yōu)?dsin （fk K 入K=0 , 1, 2，由上式可以看出，如果入射光為復色光，K=0時，有：k 0 ,不同波長的零級亮紋

56、重疊在一起，則零級條紋仍為復色光。當K為其它值時，不同波長的同級亮紋因有不同的衍射角而相互 分開，即有不同的位置。因此，在透鏡焦平面上將出現(xiàn)按短波向長波的次序自中央零級向兩側依 次分開排列的彩色譜線。這種由光柵分光產(chǎn)生的光譜稱為光柵光譜。下圖是汞燈光波射入光柵時所得的光譜示意圖。中央亮線是零級主極大。在它的左右兩側各 分布著K= 1的可見光四色六波長的衍射譜線，稱為第一級的光柵光譜。向外側還有第二級，第 三級譜線。由此可見，光柵具有將入射光分成按波長排列的光譜的功能。實驗裝置（圖20-1）11:旋轉透鏡架（SZ-06A ）12:測微目鏡架（SZ-36）頁眉內(nèi)容3: 透鏡 L1 (T-GSZ-A

57、07, f =50 mm13:測微目鏡（XW-1）4: 透鏡架（SZ-08）14:三維平移底座（SZ-01）5: 可調(diào)狹縫（SZ-27B）15: 通用底座（SZ-04）6:透鏡 L2 (GSZ-2B-01, f =105 mm16: 二維平移底座（SZ-02）7: 二維架（SZ-07）17: 升降調(diào)節(jié)座（SZ-03）8: 光柵(T-GSZ-A24A, d=1/20 mm )18:升降調(diào)節(jié)座（SZ-03）9: 旋轉透鏡架（SZ-06A ）19 : 通用底座（SZ-04）10 :透鏡 L3 （ T-GSZ-A11, f =225 mm圖 20-1圖 20-2調(diào)節(jié)與測量1）按圖20-1沿平臺米尺安排

58、各器件，調(diào)節(jié)共軸。另備光柵轉臺和三棱鏡2)開啟汞燈，狹縫須調(diào)鉛直，并使光柵刻線和測微目鏡分劃板上的毫米尺刻線與狹縫平行。3）將狹縫調(diào)窄，前后移動測微目鏡，獲得清晰的汞的光柵衍射光譜。4）轉動目鏡，消除光譜線與分劃板間的視差。5）根據(jù)光柵方程，衍射的各主極大由下式?jīng)Q定：dsin k （ k=0,1, 2L ）實際上因B角很?。▓D20-2予以放大），可近似地認為d* k（ k=0,1, 2L ）其中d是光柵常量，lk是某待測譜線位置到零級譜線的距離，f是物鏡L2的焦距，k是衍射級，是光波波長。用測微目鏡對汞的一級光譜中較強的兩條黃線，一條綠線和一條藍線分別測出lY1, lY2, lG和IB,據(jù)上式

59、即測得各譜線的波長。左右移動測微目鏡，也可以利用二級譜線測譜線波長。頁眉內(nèi)容實驗裝置(圖21-2)1:汞燈(GY-4B)2:透鏡(T-GSZ-A07, f =50 mm3:透鏡架(SZ-08)4:測微狹縫 (SZ-27B)5:旋轉透鏡架(SZ-06A )6:平面鏡 M2 (T-GSZ-A16)7 :二維架(SZ-07)11:二維平移底座（SZ-02）12:光柵轉臺（SZ-10）13:平面閃躍光柵 G（ T-WGD300-05116 ）14:二維平移底座（SZ-02）15:透鏡架（SZ-08）16:測微狹縫 （SZ-27B）17:升降調(diào)節(jié)座（SZ-03）6）光柵光譜與棱鏡光譜的比較：將等邊三棱鏡

60、放在光柵轉臺上，替下旋轉透鏡架和光柵, 用測微目鏡和L 3在適當角度找到汞的棱鏡光譜，通過觀察比較兩種光譜的區(qū)別。21光柵單色儀實驗原理單色儀是獲得可調(diào)節(jié)單色光的光譜儀器，按所用色散元件不同，可分為光柵單色儀和棱鏡單色儀，圖21 - 1表示在光學平臺上搭建的一種光柵單色儀的簡單光路。光源1通過透鏡2照亮狹縫S1，狹縫光源的出射光被凹面鏡M1準直后，經(jīng)平面反射光柵 G衍射，再經(jīng) M1和平面鏡M2反射到狹縫S2。轉動光柵臺即改變?nèi)肷浣?，衍射光譜以波長為序，從S2出射，即獲得單色光。圖中入、出準直鏡的光束夾成小角度，類似利特羅裝置*。是一種緊湊的光路設計。頁眉內(nèi)容8：通用底座（ SZ-04）18：升