工程光學(xué)實驗I期末復(fù)習(xí)重點

1、工程光學(xué)實驗I復(fù)習(xí)提綱考試形式： 閉卷 考試時間: 120 分鐘題型大致分布：填空24分 簡答20分 綜合56分要求：必須在答題紙上作答，否則無效；作圖題必須使用鉛筆直尺作圖，否則零分。橢偏儀：1 橢圓偏振測量（橢偏術(shù)）是研究光在兩媒質(zhì)界面發(fā)生的現(xiàn)象及介質(zhì)特性的一種光學(xué)方法，其原理是利用 偏振光 在界面 反射 或 透射 時發(fā)生的偏振態(tài)的改變。 2橢偏儀實驗中檢偏器讀數(shù)頭位置的調(diào)整與固定時，使激光束按 布儒斯特角(約57) 入射到黑色反光鏡表面并反射入望遠鏡到達半反目鏡上成為一個圓點。3橢偏儀實驗中，圓偏振光的獲得使入射光的振動平面和 四分之一波片 的光軸成 45度角 。 4橢偏儀實驗中，將被測

2、樣品，放在載物臺的中央，旋轉(zhuǎn)載物臺使望遠鏡和平行光管夾角為 45度 。  5測量薄膜厚度和折射率實驗中，橢偏參數(shù)為 和   。（寫字母）   ， 6橢偏術(shù)。 橢偏術(shù)是研究光在兩媒質(zhì)界面發(fā)生的現(xiàn)象及介質(zhì)特性的一種光學(xué)方法。7 下圖為橢偏儀結(jié)構(gòu)，請寫出1-10儀器名稱。1 半導(dǎo)體激光器 2平行光管 3起偏器讀數(shù)頭（與6可換用） 4 1/4波片讀數(shù)頭 5氧化鋯標(biāo)準(zhǔn)樣 6檢偏器讀數(shù)頭 7望遠鏡筒 8 半反目鏡 9光電探頭 10信號線 11分光計 12 數(shù)字式檢流計平行光管：1凸透鏡的鑒別率角值表達式。2根據(jù)衍射理論和瑞利準(zhǔn)則，儀器的最小分辨角。3平行光

3、管有4種分劃板。4簡述什么是光學(xué)系統(tǒng)的鑒別率。 答：光學(xué)系統(tǒng)能夠把這種靠得很近的兩個衍射花樣分辨出來的能力，稱為光學(xué)系統(tǒng)的鑒別率。5畫出平行光管測量凸透鏡焦距的原理圖，并寫出焦距表達式。答： （4分）式中為被測透鏡焦距，為平行光管焦距實測值，為玻羅板上所選用線距實測值（），為測微目鏡上玻羅板低頻線的距離（，即測量值）。（4分）牛頓環(huán)：1 牛頓環(huán)儀的組成。牛頓環(huán)儀是由曲率半徑為R的待測平凸透鏡L和玻璃平板P疊裝在金屬框架F中構(gòu)成?？蚣苓吷嫌腥齻€螺釘H，用來調(diào)節(jié)L和P之間的接觸，以改變干涉條紋的形狀和位置。調(diào)節(jié)H時，螺釘不可旋得過緊，以免接觸壓力過大引起玻璃透鏡迸裂、破損2用牛頓環(huán)測量透鏡焦距的曲

4、率半徑的基本實驗儀器有哪些。測量顯微鏡 鈉光光源 牛頓環(huán)儀 牛頓環(huán)和劈尖裝置3.在牛頓環(huán)干涉測量透鏡曲率半徑的實驗中，為什么測量的過程中顯微鏡的刻度鼓輪只能單方向移動？答：首先是為了避免測量顯微鏡的螺旋空程引入的誤差，所以在整個測量過程中，鼓輪都只能朝一個方向移動，另外是在讀數(shù)過程中，為了避免數(shù)錯還數(shù)，從而影響測量結(jié)果，帶來不必要的誤差。4請畫出牛頓環(huán)儀的結(jié)構(gòu)示意圖，并簡述牛頓環(huán)是如何形成的。答：（1）牛頓環(huán)儀結(jié)構(gòu)示意圖：（4分）（2）牛頓環(huán)儀是由待測曲率半徑R很大的平凸透鏡和平面玻璃板疊合構(gòu)成的，除接觸點以外，兩玻璃之間就形成空氣間隙，離接觸點等距離的地方，厚度相同，即等厚度的空氣間隙的軌跡

5、是以接觸點為中心的圓。若以波長為的單色光垂直射到這裝置上，則空氣間隙的上下表面反射的光將互相干涉，在空氣間隙表面附近產(chǎn)生等厚干涉條紋，這是以接觸點為中心的一組明暗相間的同心圓，這些圓環(huán)稱為牛頓環(huán)。（6分）5請描述牛頓環(huán)具有哪些特點。答：（1）牛頓環(huán)是一種分振幅、等厚干涉；（2分）（2）牛頓環(huán)是以玻璃接觸點為圓心的一系列明暗相間的同心圓環(huán)；（2分）（3）牛頓環(huán)級次中心低、邊緣高；（2分）（4）牛頓環(huán)間隔中心疏、邊緣密；（2分）（5）牛頓環(huán)同級干涉，波長越短,條紋越靠近中心。（2分）薄透鏡：1在測透鏡焦距的實驗中，當(dāng)物距大于2倍焦距時，物的成像特點是 倒立縮小的實像 ，當(dāng)物距小于1倍焦距時，物的成

6、像特點是 正立放大的虛像 。2. 什么是二次成像？ 答：當(dāng)物AB與像屏的間距大于4倍的焦距時，透鏡在物像間移動，可以在屏上成兩次像，分別為倒立放大的實像和倒立縮小的虛像，這就是二次成像。3畫出物距像距法及二次成像法測量凸透鏡焦距的光路圖，并分別敘述其測量透鏡焦距的實驗原理。 答：（1）物距像距法的光路圖如下圖所示：（2分）在近軸光束條件下，薄透鏡的成像公式為（1分）式中S及S分別為像距，物距，f為像方焦距。由實驗分別測出物距S及像距S ，則透鏡焦距。（2分）（2）二次成像法的光路圖如下圖所示：（3分）當(dāng)物與像屏的間距L大于4 f 時，透鏡在L間移動，可在屏上兩次成像，一次形成放大的像，另一次生

7、成縮小的像。則，式中L為物與像屏的間距，d為透鏡移動的距離。（4分）4畫出物距像距法測透鏡焦距的光路圖，并給出測量透鏡焦距的公式以及說明式中各個參量的物理含義。答：物距像距法：在近軸光線條件下，有薄透鏡成像規(guī)律式中u為物距，為像距，f為透鏡的焦距。、和均從透鏡光心O點算起。物距u恒取正值，像距u的正負由像的虛實來決定。當(dāng)像為實像時，的值為正：虛像時，的值為負。（4分）實驗原理光路圖： （4分）5如何調(diào)節(jié)光學(xué)元件的共軸等高？答：（1）粗調(diào)將透鏡、物屏、像屏等安置在光具座上并將它們靠攏，調(diào)節(jié)高低、左右，使光源、物屏、像屏與透鏡的中心大致在一條和導(dǎo)軌平行的直線上，并使各元件的平面互相平行且垂直于導(dǎo)軌

8、。（3分）（2）細調(diào)主要依靠成像規(guī)律進行調(diào)節(jié)，本實驗利用透鏡成象的共軛原理進行調(diào)節(jié)。當(dāng)L>4f 時，移動透鏡，在像屏上分別獲得放大和縮小的像。（2分）一般調(diào)節(jié)的方法是成小像時，調(diào)節(jié)光屏位置，使 與屏中心重合；而在成大像時，則調(diào)節(jié)透鏡的高低或左右，使 位于光屏中心，使經(jīng)過透鏡后兩次成像時像的中心重合，依次反復(fù)調(diào)節(jié)，系統(tǒng)即達到同軸等高。（3分）投影儀：7投影儀的光學(xué)元器件主要由會聚的投影透鏡和聚光透鏡組成，投影透鏡將畫片成 放大的實像 于屏幕上，聚光透鏡有利于 均勻照明 。4在自組投影儀實驗中，如何能在屏上得到均勻的照度及清晰地像？請畫出本實驗的原理圖。答：為了在屏幕上得到一個亮度最大、照度

9、均勻的像，在屏幕上已經(jīng)得到一個清晰的放大的像之后，移去投影物，保持聚光鏡、投影鏡頭和屏幕的位置不動，移動光源的位置，使光源通過聚光鏡在投影鏡頭處成一個清晰的像, 然后重新裝好幻燈片,即可在屏上得到均勻的照度及清晰地像。（5分）望遠鏡、顯微鏡：1望遠鏡的理論放大率公式。2望遠鏡由 凹透鏡 及 凸透鏡 構(gòu)成，兩透鏡的 光學(xué)間隔 近乎為零。 3望遠鏡的調(diào)節(jié)使用的方法。1.   調(diào)節(jié)目距：調(diào)節(jié)望遠鏡兩個鏡筒之間的距離，直到左右視場合為一個圓形視場為止，這時兩鏡筒的出瞳孔距離便與人眼的兩出瞳孔距離一致。 2.   調(diào)焦：先閉著右眼，用

10、左眼看出去，轉(zhuǎn)動望遠鏡的中調(diào)機構(gòu)（手輪或者壓板），直到清晰為止；在閉著左眼，用右眼看出去，調(diào)節(jié)右眼眼罩（可左右慢慢旋轉(zhuǎn)），直到清晰為止。3.   觀察：將望遠鏡對準(zhǔn)觀察的目標(biāo)，慢慢轉(zhuǎn)動中調(diào)機構(gòu)，雙眼就能很快的看清楚目標(biāo)。對于不同距離的目標(biāo)，只需調(diào)節(jié)中調(diào)機構(gòu)，就能看清楚目標(biāo)。 4.   變倍望遠鏡使用方法：先將變倍桿拉到最小倍數(shù)，用上述方法調(diào)節(jié)。直到目標(biāo)清楚后，在拉動變倍桿，選擇自己需要的合適倍數(shù)。 4開普勒望遠鏡的成像原理，成像的光路原理圖。 答：遠處物體PQ經(jīng)物鏡后在物鏡的像方焦面上成一倒立實像，像的大小決定于物鏡焦距及物

11、體與物鏡間的距離像一般是縮小的，近乎位于目鏡的物方焦平面上經(jīng)目鏡放大后成虛像于觀察者眼睛的明視距離與無窮遠之間分光計：1分光計的讀數(shù)裝置設(shè)計了兩個角游標(biāo)是為了什么。 消除偏心差2分光計調(diào)整的要求是什么？ 答：測量前應(yīng)調(diào)節(jié)分光計，達到：（1）望遠鏡聚焦到無窮遠，望遠鏡的光軸對準(zhǔn)儀器的中心轉(zhuǎn)軸并與中心轉(zhuǎn)軸垂直。（2）平行光管出射平行光，且光軸與望遠鏡的光軸共軸。（3）待測光學(xué)元件的表面與中心轉(zhuǎn)軸平行。 3. 在分光計上用最小偏向角法測棱鏡玻璃折射率時，最小偏向角是？ 答：入射光和AB面法線的夾角i稱為入射角，出射光和AC面法線的夾角i稱為出射角，入射光和出射光的夾角稱為偏向角。理論證明，當(dāng)入射角i

12、等于出射角i時，入射光和出射光之間的夾角最小，稱為最小偏向角。4請簡述用如何用最小偏向角法測三棱鏡玻璃折射率。答：（1）把三棱鏡放在調(diào)整好的分光計上，AB和AC為光學(xué)面，BC為毛玻璃面（底面），讓平行光入射到三棱鏡AB面上，轉(zhuǎn)動望遠鏡，在AC面靠近BC面（底面）的某一方向能找到出射光，即狹縫的像。注意：放置三棱鏡必須輕輕地放，不能破壞調(diào)整好的分光計和損壞三棱鏡。（4分）（2）確定截止線位置。先將小平臺連同所載三棱鏡稍稍轉(zhuǎn)動，改變?nèi)肷涔鈱鈱W(xué)面AB的入射角i，出射光方向ER隨之而變。與此同時偏向角發(fā)生變化。（3分）這時，從望遠鏡中看到的狹縫像也隨之移動（望遠鏡要同步跟蹤），注意此時偏向角是增大還

13、是減小，然后轉(zhuǎn)動平臺使狹縫像向偏向角減小的方向移動。當(dāng)棱鏡轉(zhuǎn)到某個位置時，像不再移動（即E0R0位置）。（3分）繼續(xù)使棱鏡沿原方向轉(zhuǎn)動，狹縫像反而向相反方向移動，即偏向角反而增大。這個轉(zhuǎn)折位置就是最小偏向角位置，也稱為截止位置。轉(zhuǎn)動望遠鏡，使望遠鏡“”叉絲的豎線與狹縫重合并讀出此時左右兩讀數(shù)窗的角度位置，此位置就是載止光所在位置。移去三棱鏡，使望遠鏡“”的豎線與直接透射的狹縫像重合，再讀出左右兩窗口的透射線的角度位置，此位置就是入射光所在位置。上述兩角位置相減就是要測的最小偏向角的值。（5分）5應(yīng)如何調(diào)整分光計測量三棱鏡最小偏向角？ 答：（1）調(diào)節(jié)目鏡，看清分劃板上的準(zhǔn)線及小棱鏡上的十字。（2分）（2）在載物平臺上放上三棱鏡并調(diào)節(jié)望遠鏡及平臺，使在望遠鏡中能看到三棱鏡兩個光學(xué)面反射的小十字像。（2分）（3）調(diào)節(jié)望遠鏡物鏡，使十字像清晰。（2分）（4）調(diào)整望遠鏡與分光儀主軸垂直。（2分）6. 分光計必須具備的四個主要