GSZ-2B型26種實(shí)驗(yàn)光學(xué)平臺說明書解讀

1、天津港東科技發(fā)展股份有限公司GSZ-2B型光學(xué)平臺（26例實(shí)驗(yàn)）使用說明書GSZ-2B型光學(xué)平臺可供大專院校普通物理實(shí)驗(yàn)課開設(shè)光學(xué)實(shí)驗(yàn)使用。本說明書 舉例說明的26項(xiàng)實(shí)驗(yàn)涵蓋了幾何光學(xué)、波動光學(xué)和信息光學(xué)比較重要的基礎(chǔ)課題， 大部分有測量要求，少部分限于觀察現(xiàn)象。各實(shí)驗(yàn)所需學(xué)時長短不一，教師可按教學(xué) 要求搭配實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，組織實(shí)驗(yàn)課教學(xué)。主要技術(shù)參數(shù)和規(guī)格:平臺尺寸mm標(biāo)稱重量kg臺面距地高度cm平臺桌子1200X 800X 12011061911500X1000X130192.5100921800X1000X150242.514094隔震導(dǎo)磁臺面不平度：v 0.05mm附件一覽表:名稱數(shù)量備注名

2、稱數(shù)量備注三維平移底座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）130X30通用底座5透射光柵 (20 L/ mm)1旋轉(zhuǎn)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帶毛玻璃光柵轉(zhuǎn)臺1e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名稱數(shù)量備注名稱數(shù)量備注載物臺11/4 波片(入=632.8 nm)1測微狹縫2雙棱鏡1測節(jié)器（節(jié)點(diǎn)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(biāo)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

3、調(diào)節(jié)架145°玻璃架1激光器架1雙縫1光學(xué)測角臺1白板(70 X 50 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(kuò)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球面鏡(f = 500 mm)1全息干版1平面鏡（0 36X4）2氣室、血壓表和橡膠球1分束器(0 30X4)27:3,5:5（個別附件變動，恕不另行通知）儀器的維護(hù)與保養(yǎng)：1所有光學(xué)玻璃器件應(yīng)注意保持清

4、潔， 避免各種污染。若落上灰塵，可用洗耳球、 軟毛刷除塵，用細(xì)絨布擦凈。有指紋、污漬應(yīng)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(yīng)特別加強(qiáng)保護(hù)。2機(jī)械結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)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(jī) 油，以利保護(hù)表面。實(shí)驗(yàn)舉例：1用自準(zhǔn)法測薄凸透鏡焦距 42 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 74 由物距一像距法測凹透鏡焦距 95 透鏡組節(jié)點(diǎn)和焦距的測定 106 自組投影儀 127 測自組望遠(yuǎn)鏡的放大率 138 自組帶正像棱鏡的望遠(yuǎn)鏡 159 測自組顯微鏡的放大率 1610楊氏雙縫實(shí)驗(yàn) 1811菲涅耳雙棱鏡干涉 2012菲涅耳雙鏡干

5、涉 2113勞埃德鏡干涉 2314牛頓環(huán) 2515用干涉法測定空氣折射率 2716夫瑯禾費(fèi)單縫衍射 3017夫瑯禾費(fèi)圓孔衍射 3318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(yàn) 4223全息照相 4724制做全息光柵 5025阿貝成像原理和空間濾波 5326 9調(diào)制 581用自準(zhǔn)法測薄凸透鏡焦距實(shí)驗(yàn)原理光的可逆性原理：當(dāng)光線的方向反轉(zhuǎn)時，它將逆著冋一路徑傳播。依此原理可測量薄凸透鏡的焦距。當(dāng)物屏在焦點(diǎn)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)透鏡后成像于原物處。因此，物屏到透鏡中心的距離就是透鏡焦距f。實(shí)驗(yàn)裝置（圖1

6、-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）8三維平移底座（SZ-01）9:通用底座（SZ-04）10:通用底座（SZ-04）3:凸透鏡 L( T-GSZ-A10, f ' =190 mm4: 二維架(SZ-07)5:平面鏡 M (T-GSZ-A16 )圖1-1實(shí)驗(yàn)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(xué)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，移動L和M，直至在物屏上獲得鏤空圖案的倒立實(shí)

7、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(shí)像（充滿同一圓面積）；4）分別記下P和L的位置a2；7天津港東科技發(fā)展股份有限公司#天津港東科技發(fā)展股份有限公司5）將P和L都轉(zhuǎn)180°之后（不動底座），重復(fù)做前4步；6）記下P和L新的位置bi、b2；7）計(jì)算：fa = a2 - ai；fb =鳥 一 3f， （fa fb）-22用貝塞耳法（兩次成像法）測薄凸透鏡焦距實(shí)驗(yàn)原理若保持物屏P與像屏（白屏H）之間的距離I不變且l>4f,沿光軸方向移動透鏡，屏上觀察到兩次成像

8、：一次成放大的倒立實(shí)像，一次成縮小的倒立實(shí)像。在兩次成像時透鏡移動可以在像的距離為d ,則不難得出透鏡的焦距為 實(shí)驗(yàn)裝置（圖2-1）1 :白光源S（ GY-6）2 :物屏 P （SZ-14）4I5:白屏 H （SZ-13）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）圖2-19天津港東科技發(fā)展股份有限公司實(shí)驗(yàn)步驟1） 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丨4；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

9、成一清晰的放大像，記下 L的位置ai、物屏P和白屏H間的距離I ;（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(zhuǎn)180° （不動底座），重復(fù)做前3步，又得到L的兩個位置bi、b?；5）計(jì)算：da 弋；db = b2“ l2-d： l2-d： fa= ； fb=R待測透鏡焦距：二上 土2#天津港東科技發(fā)展股份有限公司3由物像放大率測目鏡焦距實(shí)驗(yàn)原理透鏡組、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：11天津港東科技發(fā)展股份有限公司#天津港東科技發(fā)展

10、股份有限公司M 微尺分劃板（1/10mm），Le待測目鏡，Me 測微目鏡假設(shè)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；由橫向放大率的定義:y's'如果物由一個位移 S,對應(yīng)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(guān)系： ss'2 s' a=m = s對微分得：sms m1由物像公式1 1 +得: f'=-s'f's' s m s' =S2 一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

11、及橫向放大率的改變就能得到目鏡或組合透鏡的焦距。實(shí)驗(yàn)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)4:延伸架 (SZ-09)5 :待測目鏡 Le (GSZ-2B-02, f'e=29mm)6:透鏡架(SZ-08)7 :測微目鏡架（SZ-36）&測微目鏡Me （XW-1）9:二維平移底座（SZ-02）10:二維平移底座（SZ-02）11:升降調(diào)節(jié)座（SZ-03）12:通用底座（SZ-04）#天津港東科技發(fā)展股份有限公司123456#天津港東科技發(fā)展股份有限公司#天津港東科技發(fā)展股份有限公司圖3-1實(shí)驗(yàn)

12、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(yuǎn)離Le，直至在測微目鏡中看到#天津港東科技發(fā)展股份有限公司#天津港東科技發(fā)展股份有限公司m1，并分別記下 Me和Le的位置a1> b1；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放大像；5）測出新的像寬，求出放大率 m2，記下ME和Le的位置a?、b2；6）計(jì)算：口*=像寬/實(shí)寬;象距改變量：s=（a2 a1）+（b 1

13、b2）待測目鏡焦距f'= s / （m2 mJ#天津港東科技發(fā)展股份有限公司4用物距-像距法測凹透鏡焦距實(shí)驗(yàn)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(shí)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(shí)像，實(shí)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(shí)驗(yàn)裝置（圖4-1）1 :白光源S（ GY-6）2 :物屏 Pi（SZ-14）7:像屏 P2( SZ-13)8:普通底座（SZ-04）3:凸透鏡 L1(T-GSZ-A08, f = 70mm )9:升降調(diào)節(jié)座（SZ-03）4 :透鏡架（SZ-08）10:升降調(diào)節(jié)座（SZ-03）5:凹

14、透鏡 L2 (T-GSZ-A39, f 二100mm )11 :普通底座（SZ-04）6:透鏡架(SZ-08)12:普通底座（SZ-04）圖4- 1AB圖4-213天津港東科技發(fā)展股份有限公司實(shí)驗(yàn)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 Pl通過凸透鏡L!在像屏P2上成清晰像時，Pl與P2的距 離稍大于凸透鏡焦距的 4倍。記下Li和P2在導(dǎo)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） 在凸透鏡和像屏之間加入待測的薄凹透鏡L2，調(diào)同軸，向稍遠(yuǎn)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

15、位置讀數(shù)。4 ）以L2P2距離為物距 7，以L2P2距離為像距V,將數(shù)值代入式 1/U1/V = 1/ f，計(jì)算 被測透鏡的焦距。5透鏡組節(jié)點(diǎn)和焦距的測定實(shí)驗(yàn)原理節(jié)點(diǎn)定義為軸上角放大率等于1的共軛點(diǎn)。物方節(jié)點(diǎn)記作N，像方節(jié)點(diǎn)記作 N'。節(jié)點(diǎn)的物理意義在于通過它的任意共軛光線方向不變（圖 5-1 二 U ）。當(dāng)物方和像方處在同一光學(xué)介質(zhì)中，主點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)是重合的。在這種情 況下，雙方焦距相等，橫向放大率V =y = 1的地方也是角放大率ym =tanu =1的地方。由于這個性tan u質(zhì)，將光學(xué)系統(tǒng)繞像方節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)動，平行光束所成的像點(diǎn)將不發(fā)生位移。因圖5-1此，這是確定厚透鏡或透鏡組節(jié)點(diǎn)（主點(diǎn)

16、）的一種實(shí)驗(yàn)方法。實(shí)驗(yàn)裝置（圖5-2）1 :白光源S ( GY-6)2 :毫米尺 仃-GSZ-A22)3 :雙棱鏡架(SZ-41)4:物鏡 Lo (T-GSZ-A09, f。=150 mm)5:透鏡架(SZ-08)6:透鏡組 L1、L2 (T-GSZ-A12, f； =300 mm ；T-GSZ-A10, f2 =190 mm)7:測節(jié)器（SZ-28）&白屏（SZ-13）9: 二維平移底座（SZ-02）10 :二維平移底座（SZ-02）11: 升降調(diào)節(jié)座（SZ-03）12:升降調(diào)節(jié)座（SZ-03）13 :通用底座（SZ-04）1234567£圖5-2實(shí)驗(yàn)步驟1）參照圖5-2,

17、先調(diào)節(jié)毫米尺與準(zhǔn)直物鏡 Lo的距離為150mm，使通過L°的光束為平行光束。2）加入節(jié)點(diǎn)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(diǎn)架導(dǎo)軌前后移動透鏡組L1、L2，同時相應(yīng)地前后移動白屏，直到節(jié)點(diǎn)架繞軸作不大的轉(zhuǎn)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(diǎn)N '即在節(jié)點(diǎn)架的轉(zhuǎn)軸上）4） 分別記下白屏和節(jié)點(diǎn)架在米尺導(dǎo)軌上的位置a和b,并從節(jié)點(diǎn)架導(dǎo)軌上記下透鏡組中間位置（有標(biāo)線）節(jié)點(diǎn)架轉(zhuǎn)軸中心的偏移量do5） 將測節(jié)器轉(zhuǎn)動180°,重復(fù)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(diǎn)偏離透鏡組中心

18、的距離為d透鏡組的像方焦距 f=a-b物方節(jié)點(diǎn)N偏離透鏡中心的距離為 d透鏡組的物方焦距 f =-bB、用1 : 1的比例畫出被測透鏡組及其各種基點(diǎn)的相對位置。6自組投影儀實(shí)驗(yàn)原理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(shí)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 U2吋，因而放大率 V=-V2/U2V2/f,它與像距V2成正比。實(shí)驗(yàn)裝置（圖6-1 ）1:白光源S (GY-6)&白屏 H (SZ-13)2 :聚光透鏡 L1 (T-GSZ-A07,仃=50 mm)9:通用底座（

19、SZ-04）3:透鏡架 (SZ-08)10:二維平移底座 （SZ-02 ）4:幻燈片P ( HDP)11:升降調(diào)節(jié)座（SZ-03）5:干版架（SZ-12)12:二維平移底座（SZ-02）6:放映物鏡L2 (T-GSZ-A10, fo =190 mm )13:通用底座（SZ-04）7:透鏡架(SZ-08)圖6-1實(shí)驗(yàn)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L1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，觀察屏上像的亮度和照度的均勻性。5) 取下L

20、i，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：f D2 /(M1)D2/(M1)2 1/D1其中：D2 =U2 V2;DU1 V1M為像的放大率。7測自組望遠(yuǎn)鏡的放大率實(shí)驗(yàn)原理望遠(yuǎn)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(diǎn)是兩透鏡的光學(xué)間隔近乎為零,物鏡和目鏡都是會聚透鏡的為開普勒望遠(yuǎn)鏡(如圖7-2 )。圖7-117天津港東科技發(fā)展股份有限公司#天津港東科技發(fā)展股份有限公司望遠(yuǎn)鏡視角放大率(放大本領(lǐng))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(yuǎn)鏡的光學(xué)間隔，通過計(jì)

21、算可得：r= -f0'/fe'E”字間距d ( d =5cm)，再通1 1測量時，測出未經(jīng)望遠(yuǎn)鏡放大的標(biāo)尺上兩個紅色指標(biāo)間的過望遠(yuǎn)鏡測出對應(yīng)的間距d，則望遠(yuǎn)鏡的測量放大率r= -d2/d,如果標(biāo)尺在有限距離(物距)S處，則測量放大率應(yīng)為r-ss+ fo'實(shí)驗(yàn)裝置（圖7-2）1 :標(biāo)尺(SZ-33)2 :物鏡 Lo( T-GSZ-A11, f° =225 mm)3:透鏡架(SZ-08)4 :目鏡 L e( T-GSZ-A06, fe =45 mm)5:透鏡架（SZ-08）6:三維平移底座（SZ-01）7:二維平移底座（SZ-02）圖7-2實(shí)驗(yàn)步驟1） 按圖7-2

22、組成開普勒望遠(yuǎn)鏡，向約3 m遠(yuǎn)處的標(biāo)尺調(diào)焦，并對準(zhǔn)兩個紅色指標(biāo)間的“ E字（距離 d1=5 cm）；2）用另一只眼睛直接注視標(biāo)尺，經(jīng)適應(yīng)性練習(xí)，在視覺系統(tǒng)獲得被望遠(yuǎn)鏡放大的和直觀的標(biāo)尺的疊加像，再測出放大的紅色指標(biāo)內(nèi)直觀標(biāo)尺的長度d2；r df3） 求出望遠(yuǎn)鏡的測量放大率二-空，并與計(jì)算放大率 作比較；d1注：標(biāo)尺放在有限距離 s遠(yuǎn)處時，望遠(yuǎn)鏡放大率 r可做如下修正:Ss f。當(dāng)S'> 100 f。時，修正量SSfo19天津港東科技發(fā)展股份有限公司i6天津港東科技發(fā)展股份有限公司實(shí)驗(yàn)原理8自組帶正像棱鏡的望遠(yuǎn)鏡本實(shí)驗(yàn)自組的望遠(yuǎn)鏡屬于開普勒式望遠(yuǎn) 鏡，其原理由兩個凸透鏡構(gòu)成。由于兩

23、者之間 成一個實(shí)像，可方便的安裝分劃板，但這種結(jié) 構(gòu)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(zhuǎn)過程。圖8-1實(shí)驗(yàn)裝置（圖8-2）1 :標(biāo)尺(SZ-33)6:目鏡 Le(T-GSZ-A06, fe =45 mm)2 :物鏡 Lo( T-GSZ-A11, fo =225 mm)7:透鏡架 （SZ-08）3:透鏡架 （SZ-08）4:正像棱鏡系統(tǒng)（SZ-30）5 :干版架（SZ-12）&二維平移底座（SZ-02）9 :升降調(diào)整座（SZ-03）10

24、:二維平移底座 （SZ-02）145 67圖8-2實(shí)驗(yàn)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(yuǎn)鏡（物鏡和目鏡間距約為270mm），并對位于光軸上的約3m遠(yuǎn)處的標(biāo)尺調(diào)焦，認(rèn)清該尺所成的倒像。2） 按圖8-2所示，在Lo的像面前方安置正像棱鏡二并相應(yīng)調(diào)節(jié)目鏡高度，找到標(biāo)尺的正9測自組顯微鏡的放大率實(shí)驗(yàn)原理物理實(shí)驗(yàn)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(xué)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(diǎn)Fo的外側(cè)附近，先經(jīng) Lo成放大實(shí)像A1B1于目鏡物方焦點(diǎn)Fe內(nèi)側(cè)附近，再經(jīng)目鏡

25、 Le成放大虛像AB 于明視距離以外。AABiB FoFe-yiAB' yFo'Le圖9-1顯微鏡的視角放大率其中為物AB在明視距離處所張視角,即二y/So , -為放大虛像A B 所張的視角，與AB所張視角一樣，故有yi / fEyiso= y/soy fE式中yi / y二VO，是物鏡的橫向放大率;處二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fO fE式中負(fù)號表示像是倒立的。i6天津港東科技發(fā)展股份有限公司實(shí)驗(yàn)裝置（圖9-2）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-G

26、SZ-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）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（SZ-03）15:白光源（GY-6）（圖中未畫）圖9-2圖9-38:45。玻璃架（SZ-45）實(shí)驗(yàn)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M(jìn)i,從顯微鏡系統(tǒng)中得到微尺清晰的放大像；4）

27、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M(jìn)2；5） 微動物鏡前的微尺，消除視差，讀出未放大的M230mm所對應(yīng)的Mi的格數(shù)a；30"025人顯微鏡的測量放大率 M;顯微鏡的計(jì)算放大率 M ':affo e10楊氏雙縫實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)原理?xiàng)钍想p縫干涉原理如下圖:S單縫23天津港東科技發(fā)展股份有限公司#天津港東科技發(fā)展股份有限公司 = r2- r 1= dsin9= dxl(/X（亡）入明紋暗紋相鄰明紋或相鄰暗紋的間距可以證明是相等的，/ xl因此，入=仝已測出I，用顯微鏡測雙縫間距d x=®

28、;ld，用測微目鏡測相鄰條紋的間距 x,計(jì)算如果S在S1S2中心線上，則可以證明雙縫干涉的光程差 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(dāng)#天津港東科技發(fā)展股份有限公司#天津港東科技發(fā)展股份有限公司可得光波的波長。#天津港東科技發(fā)展股份有限公司實(shí)驗(yàn)裝置（圖10-1）1 :鈉燈（GY-5B,加圓孔光闌）10 :延伸架（SZ-09）2 :透鏡 L1( T-GSZ-A07, f =50)11:測微目鏡架（SZ-36）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

29、(SZ-08)&雙棱鏡調(diào)節(jié)架(SZ-41)9 :雙縫 D (T-GSZ-A32)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 - 1實(shí)驗(yàn)步驟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上，用透鏡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25天津港東科技發(fā)展股份有限公司#天津港東科技發(fā)展股份有限公司M的mm刻線的平行，并適當(dāng)調(diào)窄S之后，目鏡視場出現(xiàn)便于觀測的

30、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、l九量雙縫的間距d,根據(jù)-x計(jì)算鈉黃光的波長'od11菲涅耳雙棱鏡干涉實(shí)驗(yàn)原理菲涅耳雙棱鏡有兩個很小（<V）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。和S2是S經(jīng)折射后產(chǎn)生的兩個虛像，相當(dāng)于楊氏雙縫，可稱虛光源。設(shè)S至M的距離為I=li+|2 （Si和S2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為.x，測出這幾個長度，即可利用式 = . x計(jì)算出單色光的波長 O

31、 實(shí)驗(yàn)步驟圖 11 1d,可利用透鏡放大率公式為了測量虛光源距離v是凸透鏡到測微目鏡的距離，實(shí)驗(yàn)裝置（圖11-2）1:鈉燈（GY-5B）2 :透鏡 L1 （T-GSZ-A07, f' =50 mm3: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 ）d =Ud ，式中u是狹縫至凸透鏡的距離,vd是二虛光源像間的距離。8:測微目鏡架（SZ-36）9: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）另備圖 11-21）參照圖11-2沿米

32、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(jì)算出5個厶x取平均），并測出狹縫至目鏡分劃板的距離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(shí)像，并測得間距 d',再據(jù)成像公式算出二虛光源間距do5）根據(jù)公式星（d/l ：x計(jì)算鈉黃光波長。12菲涅耳雙鏡干涉實(shí)驗(yàn)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

33、,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(shè)S （S1, S2）到雙鏡交線的距離為 r，二鏡交線到屏 M的距離為Io,貝U r 10 =1，再設(shè)虛光源S1S2距離為d,則單色光波長仍按式 =- ：x計(jì)算。d的測量方法與雙棱鏡實(shí)驗(yàn)相同。I圖 12 - 1實(shí)驗(yàn)裝置（12-2）1:鈉燈（GY-5B，加圓孔光闌）2 :透鏡 （T-GSZ-A07, f=50）3:透鏡架（SZ-08）4:

34、透鏡架（SZ-08）5:測微狹縫（SZ-27B）6 :菲涅耳雙鏡 （SZ-31）&測微目鏡架（SZ-36）9:測微目鏡（XW-1）10 :二維平移底座（SZ-02）11:三維平移底座（SZ-01）12 :升降調(diào)節(jié)座（SZ-03）13 :二維平移底座（SZ-02）7:干版架（SZ-12）27天津港東科技發(fā)展股份有限公司圖 12-2實(shí)驗(yàn)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(dǎo)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，且與雙鏡交線平行，二鏡面夾角大小要適當(dāng)

35、（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(shí)驗(yàn)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)#天津港東科技發(fā)展股份有限公司29天津港東科技發(fā)展股份有限公司計(jì)算鈉黃光的波長。#天津港東科技發(fā)展股份有限公司13勞埃德鏡干涉實(shí)驗(yàn)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13- 1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(shí)驗(yàn) 與上述幾個干涉實(shí)驗(yàn)是

36、類似的，但因利用這個實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛘f明光在玻璃面反射時的相位變化，所以 很重要。#天津港東科技發(fā)展股份有限公司#天津港東科技發(fā)展股份有限公司dS'IM#天津港東科技發(fā)展股份有限公司&測微目鏡架（SZ-36）9:測微目鏡（XW-1）圖 13- 1實(shí)驗(yàn)裝置（圖13-2）1 :鈉燈(GY-5B ,加圓孔光闌):透鏡(T-GSZ-A07, f ' =50 mm#天津港東科技發(fā)展股份有限公司#天津港東科技發(fā)展股份有限公司3 :透鏡架（SZ-08）10:三維平移底座 （SZ-01）#天津港東科技發(fā)展股份有限公司#天津港東科技發(fā)展股份有限公司4 :透鏡架（SZ-08）11:二維平移底座 （

37、SZ-02）#天津港東科技發(fā)展股份有限公司#天津港東科技發(fā)展股份有限公司5 :測微狹縫（SZ-27B）12:升降調(diào)節(jié)座（SZ-03）#天津港東科技發(fā)展股份有限公司#天津港東科技發(fā)展股份有限公司6 :勞埃德鏡 (SZ-32)13:二維平移底座（SZ-02）#天津港東科技發(fā)展股份有限公司#天津港東科技發(fā)展股份有限公司7:干版架(SZ-12)45789圖 13-2#天津港東科技發(fā)展股份有限公司實(shí)驗(yàn)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)

38、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 厶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(shí)驗(yàn)相同，根據(jù)公式d .xI計(jì)算鈉黃光波長。31天津港東科技發(fā)展股份有限公司14牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn)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(diǎn)為中心的明暗相間的圓環(huán)，即牛頓環(huán)。設(shè)透鏡曲率半徑為 R，與軸線相距r處的膜厚度為d,則2 2 2 2 2 2R=（R -d） r 二 R -

39、2Rd d r2因RL d，所以d2可略去，得2RI,入射光線對垂直入射光，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- &、二 2d2根據(jù)光干涉產(chǎn)生暗條紋的條件（實(shí)驗(yàn)時測暗環(huán)半徑）2d （2m 1）, m=0,1, 2|（14.1）2 2綜合上述各式，第 m級暗環(huán)半徑(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14.2）式可改免，實(shí)際上0點(diǎn)并非是點(diǎn)接觸的，利用 rm與rn的平方差求R就比較準(zhǔn)確，于是（#天津港東科技發(fā)展股份有限公司#天津港東科技發(fā)展股份有限公司2 2寫為R= rm rn（m _n ）九又因測量中0點(diǎn)的位

40、置不易確定，所以環(huán)的半徑Rdm - dn2R4（m - n） 實(shí)驗(yàn)裝置（圖14-2）1 :牛頓環(huán)（SZ-37B）2:干版架（SZ-12）3 :半透半反玻璃（T-GSZ-A201 ）4 :透鏡架（SZ-08）5:顯微鏡 （XW-1）(14.3)r可用直徑d代替，式（14.3）又可改寫成(14.4)6 :測微目鏡架（SZ-36）7 :二維平移底座（SZ-02）8:升降調(diào)節(jié)座（SZ-03）9:鈉燈（GY-5B ）10 :二維平移底座（SZ-02）33天津港東科技發(fā)展股份有限公司123 45«圖 14-2實(shí)驗(yàn)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(diǎn)偏離中心，得調(diào)節(jié)

41、夾具上的三個螺釘，使接觸點(diǎn)穩(wěn)定居中即可，（不要擰得太緊，用力過大會導(dǎo)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(zhǔn)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，從第14環(huán)開始逐環(huán)測定位置至第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(jì)算10個環(huán)的直徑do4）用逐差法取m-n=5算出5個（r；-r：值，取平均，代入公式2 2r rRm一（

42、實(shí)驗(yàn)所用鈉黃光波長為 589.3nm）（m _ n） 得出平凸透鏡的曲率半徑。#天津港東科技發(fā)展股份有限公司15用干涉法測定空氣折射率M1M2'實(shí)驗(yàn)原理 具有最簡單形式的邁克耳孫干涉儀如圖15-1所示。從點(diǎn)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(shè)M2是M2在G中的虛像?？梢哉J(rèn)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

43、夠控制充、放氣的氣室，若氣室內(nèi)空氣壓力改變 了 p，折射率改變了 汕，使光程差增大J.,就會引起干涉條紋 N個環(huán)的變化。設(shè)氣室內(nèi)空氣 柱長度為I，則、-2- nl = N，二 N /2I（15.1）若將氣室抽真空（室內(nèi)壓強(qiáng)近似于零，折射率n=1）,再向室內(nèi)緩慢充氣，同時計(jì)數(shù)干涉環(huán)變化數(shù)N,由公式（15.1 ）可計(jì)算出不同壓強(qiáng)下折射率的改變值A(chǔ)n，則相應(yīng)壓強(qiáng)下空氣折射率n =1=n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(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的空氣折射率r0。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r成正比，于是

44、有(15.2)n -1 _no _1： 0式中;?o是空氣在熱力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下（To =273K , po =101,325 Pa）下的密度，是相應(yīng)狀態(tài)下的折射率；n和t是相對于任意溫度 T和壓強(qiáng)p下的折射率和密度。聯(lián)系理想氣體的狀態(tài)方程，有(15.3)P pT° n-1 訂 PoT n° -1若實(shí)驗(yàn)中T不變，對上式求p的變化所引起的n的變化，則有=n(15.4)因T -To（V : t）（其中是相對壓力系數(shù)，等于1/273.15 = 3.66110突C -1, t是攝氏溫度，即室溫），代入式（15.4 ）有no -1Po巾(1: t)于是no =1Po(1 ：勺衛(wèi)(15.5

45、)將式（15.1）代入（15.5 ）得no"po（1燈先(15.6)35天津港東科技發(fā)展股份有限公司#天津港東科技發(fā)展股份有限公司測出若干不同的 八卩所對應(yīng)的干涉環(huán)變化數(shù)N, N：p關(guān)系曲線的斜率即為N/.lp。po和:為已知，t見溫度計(jì)顯示，和丨為已知，一并代入式（15.6）即可求得相當(dāng)于熱力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下 的空氣折射率。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n =1N21(15.7)其中的環(huán)境氣壓 p從實(shí)驗(yàn)室的氣壓計(jì)讀出，根據(jù)（15.7）式，通過實(shí)驗(yàn)即可測得實(shí)驗(yàn)環(huán)境下的空氣折射率。實(shí)驗(yàn)裝置1 (圖 15-2)1:He-Ne 激光器 L (

46、GY-10)11:平面鏡 M1 (T-GSZ-A16)2 :激光器架（SZ-42）12:升降調(diào)節(jié)座（SZ-03）3:透鏡架（SZ-08）13:二維平移底座（SZ-02）4:擴(kuò)束器 BE (T-GSZ-A01)14 :三維平移底座（SZ-01）5:透鏡架（SZ-08）15:升降調(diào)節(jié)座（SZ-03）6:分束器 BS (T-GSZ-A201)16:二維架（SZ-07）7:白屏 H (SZ-13)17:平面鏡 M2 (T-GSZ-A16)8:通用底座（SZ-04）18:二維平移底座（SZ-02）9:氣室 AR (SGM-1-05)19:通用底座（SZ-04）10:二維架（SZ-07）圖 15-2實(shí)驗(yàn)步

47、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(kuò)束器）。3）調(diào)節(jié)反射鏡 M1和M2的傾角，直到屏上兩組最強(qiáng)的光點(diǎn)重合。4）加入擴(kuò)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(fù)向氣室充氣，至血壓表滿量程（40kPa,或300mmHg , 1mmHg=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。37天津港東科技發(fā)展股份有限公司7）計(jì)算實(shí)驗(yàn)環(huán)境的空氣折射率n =1Nx21#天津港東科技發(fā)展股份有限公司其中激光波長入和氣室長度I為已知，環(huán)境氣壓 p從實(shí)驗(yàn)室的氣壓計(jì)讀出。本實(shí)驗(yàn)應(yīng)

48、多次測量, 干涉環(huán)變化數(shù)可估計(jì)出一位小數(shù)。16夫瑯禾費(fèi)單縫衍射實(shí)驗(yàn)原理（圖16- 1,其中將縫寬放大約百倍），按惠更斯原單色平行光垂直照射寬度為 a的狹縫AB 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P0處時，仍然同相，故加強(qiáng)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(diǎn)作AC線垂直于BC,從AC線到達(dá)Pk點(diǎn)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BC 二 a sin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

49、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(yīng)點(diǎn)發(fā)出的波線到達(dá)AC面時的光程差均為上，相位差為 n經(jīng)L會聚后仍為 n故強(qiáng)度互相抵消。據(jù)此推斷：對應(yīng)某確定的 ®方向，若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(yīng)的方位上，強(qiáng)度則在明暗之間?？傊?，當(dāng)滿足asin =2k = k-k = 1, _2（ 16.1）時產(chǎn)生暗條紋；當(dāng) 滿足asin =（2k 1），2k = 1, -2 ）（ 16.2）時產(chǎn)生明條紋，而零級明條紋范圍，通常認(rèn)為是從a sin 二至U a sin 二一設(shè)中央零級明條紋寬

50、度為 e, L的像方焦距為f，對1級暗條紋，近似有e f = a（16.3）2e據(jù)此，若，和為已知，只要測得，即可得實(shí)驗(yàn)裝置的縫寬a。2實(shí)驗(yàn)裝置(圖16-2)1 :鈉燈(GY-5B )2:透鏡架(SZ-08)2 :測微狹縫S1 (SZ-27B)3 :透鏡 L1 (T-GSZ-A09, f =150 mm)4 :二維架(SZ-07)6:透鏡架(SZ-08)7 :測微狹縫 S2 (SZ-27B)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）148:透鏡 L2 (T-GSZ-A12, f =300 mm)#天津港東科技發(fā)展股份有限公司#天津港東科技發(fā)展股份有限公司圖 16-2#天津港東科技發(fā)展股份有限公司實(shí)驗(yàn)步驟1）參照圖16-2沿米尺調(diào)節(jié)共軸光路。2） 使狹縫Si靠近鈉燈，位于透鏡 Li的焦平面上，通過透鏡Li形成平行光束，垂直照射狹 縫用透鏡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