26種實(shí)驗(yàn)光學(xué)平臺(tái)說明書原始 版.doc

1、天津港東科技發(fā)展有限公司gsz-2b型 光學(xué)平臺(tái)（26例實(shí)驗(yàn)）使用說明書gsz-2b型光學(xué)平臺(tái)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(dòng)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(shí)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(tái)尺寸mm標(biāo)稱重量kg臺(tái)面距地高度cm平臺(tái)桌子12008001201500100013018001000150110192.5242.561100140919294隔震導(dǎo)磁臺(tái)面不平度：0.05mm附件一覽表：名 稱數(shù)量備 注名 稱數(shù)量備 注三維平移底

2、座2分束器 (304)27:3,5:5二維平移底座3反射光柵 (1200 l/ mm)13030升降調(diào)節(jié)座3透射光柵 (20 l/ mm)1通用底座6正交光柵 (50 l/ mm)1可變口徑二維架1偏振片2x軸旋轉(zhuǎn)二維架2半波片 (=632.8 nm)1二維架21/4波片 (=632.8 nm)1透鏡架2三棱鏡 (60o)1光柵轉(zhuǎn)臺(tái)1微尺分劃板 (1/5、1/10 mm)各1小二維臺(tái)1毫米尺 (l=30 mm)1帶毛玻璃干版架2帶支座標(biāo)尺 (l=1 m)1落地式三維調(diào)節(jié)架1雙棱鏡1二維干版架1菲涅耳雙鏡1光源二維架1勞埃德鏡1載物臺(tái)1正像棱鏡1套測節(jié)器（節(jié)點(diǎn)架）1球面鏡 (f = 500 mm

3、)1多孔架1讀數(shù)顯微鏡1單面可調(diào)狹縫2牛頓環(huán)套件1套測微目鏡架1多縫板 (2、3、4、5縫)1牛頓環(huán)直立支架1網(wǎng)格字1雙棱鏡調(diào)節(jié)架1透光十字1小彈簧夾支架1可調(diào)圓孔光闌1白屏1頻譜濾波器1套2種物屏1調(diào)制板1光學(xué)測角臺(tái)1冰洲石及轉(zhuǎn)動(dòng)架1透鏡 (f =4.5、6.2、15mm)各1擴(kuò)束器平面鏡 (364)2目鏡和物鏡各1 f= 29、105mm小工藝品1全息用透鏡 (f =45、50、70、150、190、225、300、100mm)各1白光源(6 v15 w)1套幻燈片1汞燈 (20 w)1套白板（7050 mm）1鈉燈 (20 w)1套全息干版1盒氦氖激光器 (1.5-2 mw)及架1套45

4、玻璃架1套氣室、血壓表和橡膠球1套小照明燈 (dc 3v)1套雙縫1個(gè)紙板架1個(gè)（個(gè)別附件變動(dòng)，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(dòng)和滑動(dòng)部位可酌加少量潤滑油。平臺(tái)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64 由物距像距法測凹透鏡焦距75 透鏡組節(jié)點(diǎn)和焦距的測定86 自組投影儀97 測自組望遠(yuǎn)鏡的

5、放大率108 自組帶正像棱鏡的望遠(yuǎn)鏡119 測自組顯微鏡的放大率1210 楊氏雙縫實(shí)驗(yàn)1311 菲涅耳雙棱鏡干涉1412 菲涅耳雙鏡干涉1513 勞埃德鏡干涉1614 牛頓環(huán)1715 用干涉法測定空氣折射率1816 夫瑯禾費(fèi)單縫衍射2117 夫瑯禾費(fèi)圓孔衍射2218 菲涅耳單縫和圓孔衍射2219 直邊菲涅耳衍射2420 光柵衍射2421 光柵單色儀2622 偏振光的產(chǎn)生和檢驗(yàn)2723 全息照相2824 制做全息光柵2925 阿貝成像原理和空間濾波3126 調(diào)制331 用自準(zhǔn)法測薄凸透鏡焦距實(shí)驗(yàn)裝置 （圖1-1）1：白光源s（gy-6a） 6：三維調(diào)節(jié)架 (sz-16)2：物屏p （sz-14）

6、 7：二維平移底座 (sz-02)3：凸透鏡l （f =190 mm） 8：三維平移底座 (sz-01)4：二維架（sz-07）或透鏡架（sz-08） 9-10：通用5：平面鏡m底座（sz-04）圖1-1實(shí)驗(yàn)步驟1）參照?qǐng)D1-1，沿米尺裝妥各器件，并調(diào)至共軸；2）移動(dòng)l，直至在物屏上獲得鏤空?qǐng)D案的倒立實(shí)像；3）調(diào)m鏡，并微動(dòng)l，使像最清晰且與物等大（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(zhuǎn)1800之后，重復(fù)做前4步；6）記下p和l新的位置b1、b2；7）計(jì)算： ； 2 用貝塞耳法（兩次成像法）測薄凸透鏡焦距實(shí)驗(yàn)裝置（圖2-1）1：白光源s 5：白屏h （sz-13

7、）2：物屏p (sz-14) 6：二維平移底座（sz-02）3：凸透鏡l (=190 mm) 7：三維平移底座（sz-01）4：二維架(sz-07)或透鏡架(sz-08) 89：通用底座（sz-04）圖2-1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，再使物與白屏距離；2）緊靠米尺移動(dòng)l，使被照亮的物形在屏h上成一清晰的放大像，記下 l的位置a1和p與h間的距離l ； 3）再移動(dòng)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(dòng)底座），重復(fù)做前3步，又得到l 的兩個(gè)位置b1、b2 ；5) 計(jì)算： ； ；待測透鏡焦距：3 由物像放大率測目鏡焦距實(shí)驗(yàn)裝置（圖

8、3-1）1：白光源s 7：測微目鏡me 2：微尺分劃板m（1/10 mm） 8：三維平移底座（sz-01）3：雙棱鏡架（sz-41） 9：三維平移底座（sz-01）4：待測目鏡le （=29 mm） 10：升降調(diào)節(jié)座（sz-03）5：二維調(diào)節(jié)架（sz-07）或透鏡架(sz-08) 11：通用底座（sz-04）6：測微目鏡架（sz-36）圖3-1實(shí)驗(yàn)步驟1）按圖3-1沿米尺安排各器件，并調(diào)節(jié)共軸；2）從m、le、me靠近處逐漸移遠(yuǎn)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m1，并分別記下me和le的位置a1、b1；4）把

9、me向后移動(dòng)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a2、b2；6）計(jì)算：像距改變量：4 用物距像距法測凹透鏡焦距實(shí)驗(yàn)裝置（圖41）1：白光源s 7：像屏（sz13）2：物屏(sz14) 8：普通底座（sz04）3：凸透鏡(，加光闌) 9：升降調(diào)節(jié)座（sz03）4：透鏡架（sz08） 10：升降調(diào)節(jié)座（sz03）5：凹透鏡 11：普通底座（sz04）6：透鏡架(sz08) 12：普通底座（sz04）圖41f1f2v2v1u1u2ababbaf凸f凹l1l2圖42實(shí)驗(yàn)步驟1）使被面光源

10、照亮的物屏p1通過凸透鏡l1在像屏p2上成清晰像時(shí)，p1與p2的距離稍大于凸透鏡焦距的4倍。記下l1和p2在導(dǎo)軌上的位置讀數(shù)。2）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(dòng)像屏，直至屏上又出現(xiàn)清晰的像。記下l2和像屏p2的位置讀數(shù)。3）以l2p2距離為物距，以l2p2距離為像距，將數(shù)值代入式 ，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)裝置（圖5-1）1：白光源s 8：測微目鏡架2：毫米尺 9： 測微目鏡3：雙棱鏡架（sz-41） 10：二維平移底座（sz-02） 4：物鏡lo (=150 mm) 11：二維平移底座（sz-02）5：二維架(sz-07)或透鏡架(s

11、z-08) 12：三維平移底座（sz-01）6：透鏡組l1、l2 (=300 mm；=190 mm) 13：升降調(diào)節(jié)座（sz-03）7：測節(jié)器 (節(jié)點(diǎn)架) 14：通用底座（sz-04）另備用平面鏡、白屏圖5-1實(shí)驗(yàn)步驟1）先借助平面鏡調(diào)節(jié)毫米尺與準(zhǔn)直物鏡lo的距離，使通過lo的光束為平行光束（“自準(zhǔn)法”）。2）加入透鏡組和測微目鏡，調(diào)共軸，同時(shí)移動(dòng)目鏡，找到毫米尺的清晰像。3）沿節(jié)點(diǎn)架導(dǎo)軌前后移動(dòng)透鏡組，同時(shí)相應(yīng)地前后移動(dòng)測微目鏡，直到節(jié)點(diǎn)架繞軸作不大的轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，毫米尺像無橫向移動(dòng)為止（此時(shí)像方節(jié)點(diǎn)n即在節(jié)點(diǎn)架的轉(zhuǎn)軸上）。4）用白屏取代測微目鏡，接收毫米尺像。分別記下屏和節(jié)點(diǎn)架在米尺導(dǎo)軌上的位置

12、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d。5）將測節(jié)器轉(zhuǎn)動(dòng)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)偏離透鏡組中心的距離為d透鏡組的像方焦距=a-b 物方節(jié)點(diǎn)n偏離透鏡中心的距離為透鏡組的物方焦距b、用1：1的比例畫出被測透鏡組及其各種基點(diǎn)的相對(duì)位置。6 自組投影儀實(shí)驗(yàn)裝置（圖6-1）1：白光源s 8：白屏h （sz-13）2：聚光透鏡l1（=50 mm） 9：三維平移底座 （sz-01）3：二維架 （sz-07） 10：二維平移底座 （sz-02）4：幻燈片p 11：升降調(diào)節(jié)座 （sz-03） 5：干版架（sz-12） 12：升

13、降調(diào)節(jié)座（sz-03）6：放映物鏡l2（=190 mm） 13：通用底座（sz-04） 7：三維調(diào)節(jié)架 （sz-16）sl1pl2v1v2u2u1h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(duì)較短平臺(tái)，可用白墻代屏）前后移動(dòng)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(dòng)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l1，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：聚光鏡：其中：為像的放大率。7 測自組望遠(yuǎn)鏡的放大率實(shí)驗(yàn)裝置（圖7-1）1：標(biāo)尺 5：二維

14、調(diào)節(jié)架（sz-07）2：物鏡lo（=225 mm） 6：三維平移底座（sz-01） 3：二維架 （sz-07） 7：二維平移底座（sz-02）4：目鏡l e（ =45 mm）圖71實(shí)驗(yàn)步驟1）按圖7-1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(duì)準(zhǔn)兩個(gè)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；3）求出望遠(yuǎn)鏡的測量放大率，并與計(jì)算放大率作比較；注：標(biāo)尺放在有限距離s遠(yuǎn)處時(shí)，望遠(yuǎn)鏡放大率可做如下修正：當(dāng)s100時(shí)，修正量8 自組帶正像棱鏡的望遠(yuǎn)鏡實(shí)驗(yàn)裝置（圖

15、8-1）1：標(biāo)尺 7：二維平移底座 （sz-02） 2：物鏡lo（ =225 mm） 8：升降調(diào)整座（sz-03）3：三維調(diào)節(jié)架 （sz-16） 9：二維平移底座 （sz-02）4：正像棱鏡系統(tǒng) 10：升降調(diào)節(jié)座（sz-03）5：目鏡le（=45 mm） 11：通用底座（sz-04）6：二維架 （sz-07）圖8-1實(shí)驗(yàn)步驟1）參照?qǐng)D8-1，沿平臺(tái)米尺先組裝不加正像棱鏡的望遠(yuǎn)鏡，并對(duì)位于光軸上的約3 m遠(yuǎn)處的標(biāo)尺調(diào)焦，認(rèn)清該尺所成的倒像。4545459090圖822）按圖8-1所示，在lo的像面前方安置正像棱鏡，并相應(yīng)調(diào)節(jié)目鏡高度，找到標(biāo)尺的正像。 *正像棱鏡如圖8-2所示，由兩塊4590棱鏡

16、組合而成，又稱組合泊羅棱鏡，從圖中光束箭頭的走向可說明圖像的翻轉(zhuǎn)過程。9 測自組顯微鏡的放大率實(shí)驗(yàn)裝置（圖 9-1）1：小照明光源s（gy-20，低亮度） 10：升降調(diào)節(jié)座（sz-03）2：干版架（sz-12） 11：雙棱鏡架（sz-41）3：微尺m1（1/10 mm） 12：毫米尺m2（l=30 mm）4：二維架（sz-07）或透鏡架(sz-08) 13：三維平移底座（sz-01）5：物鏡lo（=45 mm） 14：三維平移底座（sz-01）6：二維架 （sz-07） 15：升降調(diào)節(jié)座（sz-03）7：三維調(diào)節(jié)架（sz-16） 16：通用底座（sz-04）8：目鏡le （=29 mm） 17

17、：白光源（gy-6a）（圖中未畫）9：45玻璃架（sz-45）圖91圖92實(shí)驗(yàn)步驟1）參照?qǐng)D9-1和9-2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(dòng)靠近光源毛玻璃的微尺，從顯微鏡系統(tǒng)中得到微尺放大像；4）在le之后置一與光軸成45角的平玻璃板，距此玻璃板25 cm處置一白光源（圖中未畫出）照明的毫米尺m2；5）微動(dòng)物鏡前的微尺，消除視差，讀出未放大的m230格所對(duì)應(yīng)的m1的格數(shù)a；顯微鏡的測量放大率；顯微鏡的計(jì)算放大率10楊氏雙縫實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)裝置（圖10-1）1：鈉燈（加圓孔光闌） 9：延伸架（sz-09）2：透鏡l1（=50 mm） 10：測微目鏡架3：二維

18、架（sz-07） 11：測微目鏡m4：可調(diào)狹縫s（sz-27） 12：二維平移底座 （sz-02）5：透鏡架（sz-08，加光闌） 13：二維平移底座 （sz-02）6：透鏡l2 (=150mm) 14：升降調(diào)節(jié)座（sz-03）7：雙棱鏡調(diào)節(jié)架 (sz-41) 15：二維平移底座（sz-02）8：雙縫d 16：升降調(diào)節(jié)座（sz-03）圖101實(shí)驗(yàn)步驟1）使鈉光通過透鏡l1會(huì)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

19、面的距離l，用顯微鏡測量雙縫的間距d,根據(jù)計(jì)算鈉黃光的波長。11菲涅耳雙棱鏡干涉實(shí)驗(yàn)裝置（圖11-1）1：鈉燈 8：測微目鏡2：透鏡l1（f =50 mm） 9：二維平移底座（sz-02）3：二維架（sz-07） 10：三維平移底座（sz-01）4：可調(diào)狹縫（sz-27） 11：二維平移底座（sz-02）5：雙棱鏡 12：升降調(diào)節(jié)座（sz-03）另備凸透鏡6：雙棱鏡架（sz-41） （f =190 mm）及座架、座7：測微目鏡架（sz-36）圖11-1實(shí)驗(yàn)步驟1）參照?qǐng)D11-1沿米尺安置各器件，使鈉黃光通過透鏡l1會(huì)聚在狹縫上。雙棱鏡的棱脊與狹縫須平行地置于l1和測微目鏡l2的光軸上，以獲得清

20、晰的干涉條紋。2）測微目鏡測量干涉條紋間距x（可連續(xù)測定11個(gè)條紋位置，用逐差法計(jì)算出5個(gè)x取平均），并測出狹縫至目鏡分劃板的距離l。3）保持狹縫和雙棱鏡位置不動(dòng)，在雙棱鏡后用凸透鏡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d。4）根據(jù)公式計(jì)算鈉黃光波長。12菲涅耳雙鏡干涉實(shí)驗(yàn)裝置（12-1）1：鈉燈（加圓孔光闌） 8：測微目鏡2：透鏡 （f=50 mm） 9：二維平移底座（sz-02）3：二維架 (sz-07) 10：三維平移底座 （sz-01）4：可調(diào)狹縫 11：升降調(diào)節(jié)座（sz-03）5-6：菲涅耳雙鏡及鏡架 12：二維平移底座 （sz-02）7：

21、測微目鏡架（sz-36）圖12-1實(shí)驗(yàn)步驟1）利用透鏡將光束會(huì)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)。2）測干涉條紋間距x和兩個(gè)虛光源距離d，方法與雙棱鏡實(shí)驗(yàn)相同。3）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lo,得l=r+lo，根據(jù)計(jì)算鈉黃光的波長。13勞埃德鏡干涉實(shí)驗(yàn)裝置（圖13-1）1：鈉燈（加圓孔光闌） 8：測微目鏡2：透鏡 （f =50 mm） 9：二維平移底座 （sz-02）3：二維架 （sz-07） 10：三維平移底座 （sz-0

22、1）4：可調(diào)狹縫（sz-27） 11：升降調(diào)節(jié)座（sz-03）5-6：勞埃德鏡及干版架 12：二維平移底座 （sz-02）7：測微目鏡架 （sz-36）圖13-1實(shí)驗(yàn)步驟1）使鈉光光束經(jīng)透鏡會(huì)聚到狹縫上，通過狹縫，部分光束掠入射勞埃德鏡，被鏡面反射，另一部分直接與反射光會(huì)合發(fā)生干涉，用測微目鏡接收干涉條紋，同時(shí)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）用實(shí)驗(yàn)10的方法測出條紋間距，狹縫與其虛光源的距離d以及狹縫與目鏡分劃板的距離l，根據(jù)公式計(jì)算鈉黃光波長。14牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn)裝置(圖14-2)1：牛頓環(huán)支架 6：二維平移底座（sz-02）2：牛頓環(huán)組件 7：干版架（sz-12）3

23、：半透半反玻璃（分束器） 8：升降調(diào)節(jié)座（sz-03）4：顯微鏡 9：鈉燈5：測微目鏡架 10：升降調(diào)節(jié)座圖142實(shí)驗(yàn)步驟1）按圖142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)夾具上的三個(gè)螺釘，使接觸點(diǎn)穩(wěn)定居中即可，但不要擰得太緊。2）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(duì)稱分布。3）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(gè)環(huán)的直徑d。4）用逐差法取算出5個(gè)值，取平均，代入公式得出平凸透鏡的曲率半徑。15 用干涉法測定空氣折射率實(shí)驗(yàn)裝置（圖15-1）1：he-ne激光器l11：氣

24、室ar 2：激光器架 （sz-42） 12：二維調(diào)節(jié)架（sz-19）3：二維架 （sz-07） 13：二維平移底座（sz-02）4：擴(kuò)束器be14：二維架（sz-07）5：升降調(diào)節(jié)座（sz-03） 15：平面鏡m16：三維平移底座 （sz-01） 16：二維平移底座（sz-02）7：分束器bs 17：二維平移底座（sz-02）8：通用底座 （sz-04） 18：平面鏡m29：白屏h 19：二維架（sz-07）10：干版架（sz-12） 20：升降調(diào)節(jié)座（sz-03） 圖15-1實(shí)驗(yàn)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(tái)面，按圖15-1所示，組成邁克耳孫干涉光路（暫不用擴(kuò)束器

25、）。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）為止，記為p。6）緩慢松開氣閥放氣，同時(shí)默數(shù)干涉環(huán)變化數(shù)n，至表針回零。7）計(jì)算實(shí)驗(yàn)環(huán)境的空氣折射率其中激光波長和氣室長度l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)多次測量，干涉環(huán)變化數(shù)可估計(jì)出一位小數(shù)。附：由洛倫茲洛侖茨公式推導(dǎo)測定空氣折射率的公式根據(jù)洛倫茲洛侖茨公式，式中平均極化率，n單位體積的分子數(shù)，n折射率。而式中a克分子折射度，（阿伏伽德羅常量） 式中 （克分子體積）根據(jù)波義耳馬略特定律 （氣體常量） 式

26、中分子量，密度，壓力，熱力學(xué)溫度。因此，克分子折射度a可以寫成對(duì)氣體，n與1相差很小， 設(shè)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下空氣折射率為，密度為，任意狀態(tài)下空氣折射率為n，密度為，則有 （空氣折射率與其密度成正比）同理，若標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣壓為，任意狀態(tài)下氣壓為，有 （15.1）若t不變，對(duì)上式求的變化量所引起的n的變化，則有 ，其中，是相對(duì)壓力系數(shù)，t是攝氏溫度，即室溫， 將此時(shí)代入式（15.1），得在測定空氣折射率實(shí)驗(yàn)中，若氣室內(nèi)氣壓改變了，空氣折射率隨之改變，導(dǎo)致光程差變化，進(jìn)而引起n個(gè)干涉條紋的變化。設(shè)氣室空氣柱長度為l，因光束兩次通過氣室，所以于是得 16夫瑯禾費(fèi)單縫衍射實(shí)驗(yàn)裝置（圖16-1）1：鈉燈8：測微目鏡

27、架（sz-36）2：狹縫s1 (sz-40) 9：測微目鏡3：透鏡l1(=150 mm） 10：三維平移底座（sz-01）4：二維架(sz-07)或透鏡架(sz-08) 11：二維平移底座（sz-02）5：狹縫 s2 (sz-27) 12：升降調(diào)節(jié)座（sz-03）6：透鏡l2 (=300 mm) 13：二維平移底座（sz-02）7：二維架 (sz-07 )或透鏡架(sz-08) 14：二維平移底座（sz-02）圖16-1實(shí)驗(yàn)步驟1）參照?qǐng)D16-1沿米尺調(diào)節(jié)共軸光路。2）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

28、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(qiáng)) 。3）用測微目鏡測量中央明條紋寬度e，連同已知的和f 值代入公式可算出縫寬a。4）用顯微鏡直接測量縫寬，與上一步的結(jié)果作比較。5）用測微目鏡可驗(yàn)證中央極大寬度是次極大寬度的兩倍。17夫瑯禾費(fèi)圓孔衍射實(shí)驗(yàn)裝置（圖17-1）1：鈉燈 6：測微目鏡架（sz-36）2：小孔（1 mm） 7：測微目鏡3：衍射孔（0.2-0.5 mm，多孔架） 8：三維平移底座（sz-01）4：透鏡 （=70 mm） 9：二維平移底座 （sz-02）5：二維調(diào)節(jié)架 （sz-07） 10：二維平移底座 （sz-

29、02）圖17-1實(shí)驗(yàn)步驟1）參照?qǐng)D17-1沿平臺(tái)米尺安排各器件，調(diào)節(jié)共軸，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（=589.3 nm）、衍射小孔半徑a和物鏡焦距f，可驗(yàn)證公式。18 菲涅耳單縫和圓孔衍射實(shí)驗(yàn)裝置（圖18-1）1：激光器架（sz-42） 6：白屏 （sz-13）2：he-ne激光器 7：升降調(diào)整座（sz-03）3：擴(kuò)束器（f = 4.5 mm） 8：三維平移底座（sz-01）4：二維架 9：二維平移底座（sz-02）5：可調(diào)狹縫 10：升降調(diào)整座（sz-03）圖18-1調(diào)節(jié)與觀察使激光通過擴(kuò)束器（造成非遠(yuǎn)場條件）照射到狹縫上，用白屏接收衍射條紋。在緩

30、慢、連續(xù)地將狹縫由很窄變到很寬的同時(shí)，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(fèi)單縫衍射逐漸變化成各種菲涅耳單縫衍射，最后形成兩個(gè)對(duì)稱的直邊衍射的現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)裝置（圖18-2）1：激光器架（sz-42） 6：白屏（sz-13）2：he-ne激光器 7：升降調(diào)節(jié)座 （sz-03）3：擴(kuò)束器（f = 4.5 mm） 8：三維平移底座 （sz-01）4：二維架 (sz-07) 9：二維平移底座 （sz-02）5：圓孔板（1.5 mm，sz-23） 10：升降調(diào)整座（sz-03）圖18-2調(diào)節(jié)與觀察將實(shí)驗(yàn)裝置181中的狹縫換成1.5 mm的圓孔，如圖（182），使屏逐漸遠(yuǎn)離圓孔，會(huì)看到衍

31、射圖樣中心亮暗亮的變化。圖樣中心的亮或暗，取決于點(diǎn)光源與圓孔的距離、圓孔的半徑和圓孔到觀察屏的距離。19 直邊菲涅耳衍射實(shí)驗(yàn)裝置（圖19-1）1：激光器架（sz-42） 7：白屏 （sz-13）2：he-ne激光器 8：升降調(diào)整座（sz-03）3：擴(kuò)束器（f =4.5 mm） 9：二維平移底座 （sz-02）4：二維架 （sz-07） 10：二維平移底座 （sz-02）5：刀片 11：升降調(diào)整座（sz-03）6：二維干版架 （sz-18）圖19-1調(diào)節(jié)與觀察將實(shí)驗(yàn)18中的狹縫換成刀片，即可發(fā)生直邊衍射。當(dāng)觀察點(diǎn)從幾何陰影邊界向外移動(dòng)時(shí)，衍射光強(qiáng)有類似衰減振蕩的分布，最后趨于無障礙的自然傳播。強(qiáng)

32、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)稍靠外些的亮區(qū)內(nèi)。在陰影區(qū)內(nèi)，衍射條紋的光強(qiáng)單調(diào)地減弱，一直到零。20 光柵衍射實(shí)驗(yàn)裝置（圖20-1）1：汞燈 10：二維架（sz-07）2：透鏡l1 （f =50 mm） 11：測微目鏡及支架3：二維架（sz-07） 12：三維平移底座（sz-01）4：可調(diào)狹縫 13：二維平移底座（sz-02）5：透鏡l2 （f =105 mm） 14：升降調(diào)節(jié)座（sz-03）6：二維架（sz-07） 15：升降調(diào)節(jié)座（sz-03）7：光柵（d=1/20 mm） 16：二維平移底座（sz-02）8：二維干版架（sz-18） 17：二維平移底座（sz-02）

33、9：透鏡l3（f =225 mm）圖20-1圖20-2調(diào)節(jié)與測量1）按圖20-1沿平臺(tái)米尺安排各器件，調(diào)節(jié)共軸。2）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(dòng)測微目鏡，獲得清晰的汞的光柵衍射光譜。4）轉(zhuǎn)動(dòng)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： （ =0,）實(shí)際上因角很小（圖20-2予以放大），可近似地認(rèn)為 （ =0,）其中是光柵常量，是某待測譜線位置到零級(jí)譜線的距離，是物鏡l2的焦距， 是衍射級(jí)，是光波波長。用測微目鏡對(duì)汞的一級(jí)光譜中較強(qiáng)的兩條黃線，一條綠線和一條藍(lán)線分別測出ly1，ly2，lg和lb，據(jù)

34、上式即測得各譜線的波長。左右移動(dòng)測微目鏡，也可以利用二級(jí)譜線測譜線波長。6）光柵光譜與棱鏡光譜的比較：將等邊三棱鏡放在光柵轉(zhuǎn)臺(tái)上，替下二維干版架和光柵，用測微目鏡和3在適當(dāng)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(shí)驗(yàn)裝置（圖21-1）1：汞燈 10：自準(zhǔn)球面鏡 （f =500 或302mm）2：透鏡 （f =50 mm） 11：三維平移底座 （sz-01）3：二維架（sz-07） 12：光柵轉(zhuǎn)臺(tái)4：入射狹縫 (sz-27) 13：平面閃躍光柵g （1200條/ mm）5：平面鏡 m2 14：干版架 （sz-12）6：二維架 （sz-07） 15：出射狹縫 (sz-40

35、)7：二維平移底座（sz-02） 16：二維平移底座 （sz-02）8：二維平移底座（sz-02） 17：三維平移底座 （sz-01）9：三維調(diào)節(jié)架（sz-16） 18：升降調(diào)整座 （sz-03）圖21-1調(diào)節(jié)說明1）各部件中心應(yīng)調(diào)在同一高度，光路主截面大致平行于臺(tái)面。用f ，=50 mm透鏡將汞燈光聚在入縫上（縫寬0.5 mm）。2）按圖放置各部件，安裝光柵時(shí)應(yīng)使箭頭記號(hào)朝上，以保證閃耀效果，用白紙檢查m1、g和m2上的投射光，要求豐滿不漏，進(jìn)程不擋光。3）m1上的入射光束和出射光束應(yīng)力求夾成小角度，如圖示，38/4005.4，尚可以近似認(rèn)為光路是利特羅自準(zhǔn)的。4）用白屏取代出縫，找到最佳聚

36、焦位置，再安放出射縫。兩個(gè)狹縫的刀口面必須面對(duì)入射方向，工作寬度約可調(diào)到 0.02 mm。5）圖中m1和g的距離是200 mm，可小有出入。6）調(diào)節(jié)光柵水平面的方位，以使579.1 nm（黃）404.7nm（紫）間的譜線在測微螺旋控制下能循序出射。7) 可改變光路，使g稍前傾， m2置于入縫后下方，出縫下降，以獲得更強(qiáng)的閃躍效果。22 偏振光的產(chǎn)生和檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)裝置（圖22-1）1：白光源（gy-6a） 8：偏振片2：凸透鏡（f=150mm） 9：x軸旋轉(zhuǎn)二維架（sz-06）3：二維調(diào)節(jié)架（sz-07） 10：升降調(diào)節(jié)座（sz-03）4：可調(diào)狹縫（sz-27） 11：升降調(diào)節(jié)座（sz-03）5：光

37、學(xué)測角臺(tái)（sz-47） 12：二維平移底座（sz-02）另需鈉燈、氦6：升降調(diào)節(jié)座（sz-03） 氖激光器、1/4波片及架、冰洲石及轉(zhuǎn)動(dòng)7：黑玻璃鏡 架和擴(kuò)束器圖22-1實(shí)驗(yàn)步驟1）測布儒斯特角，定偏振片光軸：按圖22-1所示，使白光源燈絲位于透鏡的焦平面上（此時(shí)二底座相距162mm），近似平行光束通過狹縫，向光學(xué)臺(tái)分度盤中心的黑玻璃鏡入射，并在臺(tái)面上顯出指向圓心的光跡。此時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)分度盤，對(duì)任意入射角，利用偏振片和x軸旋轉(zhuǎn)二維架組成的檢偏器檢驗(yàn)反射光，轉(zhuǎn)動(dòng)360，觀察部分偏振光的強(qiáng)度變化。而當(dāng)光束以布儒斯特角ib入射時(shí)，反射的線偏振光可被檢偏器消除（對(duì)n=1.51, ib57）。該入射角需反復(fù)仔

38、細(xì)校準(zhǔn)。因線偏振光的振動(dòng)面垂直于入射面，按檢偏器消光方位可以定出偏振片的易透射軸。2）線偏振光分析：使鈉光通過偏振片起偏振，用裝在x軸旋轉(zhuǎn)二維架上（對(duì)準(zhǔn)指標(biāo)線）的偏振片在轉(zhuǎn)動(dòng)中檢偏振，分析透過光強(qiáng)變化與角度的關(guān)系。3）橢圓偏振光分析：使激光束通過擴(kuò)束器、狹縫和黑鏡產(chǎn)生線偏振光，再通過1/4波片之后，用裝在x軸旋轉(zhuǎn)二維架上的偏振片在旋轉(zhuǎn)中觀察透射光強(qiáng)變化，是否有兩明兩暗位置（注意與上一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象有何不同），在暗位置，檢偏器的透振方向即橢圓的短軸方向。4）圓偏振光分析：在透振軸正交的二偏振片之間加入1/4波片，旋轉(zhuǎn)至透射光強(qiáng)恢復(fù)為零處，從該位置再轉(zhuǎn)動(dòng)45，即可產(chǎn)生圓偏振光。此時(shí)若用檢偏器轉(zhuǎn)動(dòng)檢查，

39、透射光強(qiáng)是不變的。3）和4）應(yīng)使用白屏觀察。5）利用冰洲石及可轉(zhuǎn)動(dòng)支架，可以觀察和分析該晶體的雙折射現(xiàn)象。讓自然光（例如鈉光）通過支架上的一個(gè)小孔入射冰洲石晶體，用眼睛在適當(dāng)距離能夠看到光束一分為二；轉(zhuǎn)動(dòng)支架，又能判別尋常光（o光）和非尋常光（e光）。進(jìn)而用檢偏器確定o光和e光偏振方向的關(guān)系。23全息照相實(shí)驗(yàn)裝置（圖23-1）1：he-ne激光器l 13：二維干版架（sz-18）2：激光器架（sz-42） 14：全息干版3：升降調(diào)節(jié)座（sz-03） 15：三維平移底座（sz-01）4：三維調(diào)節(jié)座（sz-01） 16：拍攝物體5：分束器 17：載物臺(tái)（sz-20）6：干版架（sz-12） 18：

40、通用底座（sz-04）7：二維架（sz-07） 19：升降調(diào)節(jié)座（sz-03）8：平面鏡m1 20：擴(kuò)束器（f = 4.5 mm）9：二維平移底座（sz-02） 21：二維架（sz-07）10：二維平移底座（sz-02） 22：二維平移底座（sz-02）11：擴(kuò)束器（f =4.5 mm） 23：平面鏡m212：二維架（sz-07） 24：二維架（sz-07）圖23-1實(shí)驗(yàn)步驟1）按圖23-1的相對(duì)位置放好各器件，拿下l1和l2，調(diào)等高。2）使物光束與參考光束的光程近似相等，二者夾角在3040之間。3）調(diào)m1的傾角，使光束射在物的中間部位，調(diào)m2的傾角，使參考光束射在全息干版（暫以白板代替）的中部。4）加入l1，調(diào)其支架并前后移動(dòng)，使擴(kuò)束鏡恰好照全物體，加入l2，調(diào)其支架并前后移動(dòng)，使參考光束對(duì)準(zhǔn)白屏，與物光束的光強(qiáng)比在5:110:1之間。5）將各磁性座指向on，關(guān)閉照明燈，安裝全息干版后，進(jìn)行曝光，時(shí)間可控制在1015s。在弱綠光下顯影和定影，時(shí)間長短主要取決于藥方和藥液溫度。6）將清水沖過又經(jīng)干燥處理的全息片面對(duì)擴(kuò)束的激光，觀察虛像和實(shí)像。24制做全息光柵實(shí)驗(yàn)裝置（圖24-1）1：he-ne激光器la 10：分束器s（5:5）2：激光器架（sz-42） 11：二維平移底座（sz-02）3：升降調(diào)節(jié)座（sz-03） 12：二維調(diào)節(jié)架（sz-07