普通物理試驗光學部分教案

教案課程名稱普通物理實驗（光學部分）課程性質(zhì)必修課總學時數(shù)30學時專業(yè)、班級物理教育專業(yè)2007級2009年2月

課程基本信息課程名稱普通物理實驗（光學部分）課程性質(zhì)專業(yè)必修課學分1學時總學時：30學時 其中：課堂講授4學時； 課內(nèi)實驗26學時開課部門物理科學與技術(shù)系任課教師

授課專業(yè)、班級物理教育專業(yè)2007級開課學期2007年級第3學期成績評定平時成績占30% 期末成績占70%考核方式考試選用教材書名主編出版社出版日期普通物理實驗（三、光學部分）高等教育出版社2000年5口-fefir--(Let月第二版本課程在本專業(yè)人才培養(yǎng)方案中的地位和作用普通物理光學實驗是普通物理學實驗的重要組成之一，是物理教育專業(yè)學生的必修課，是學生學習后續(xù)實驗課程的一個重要環(huán)節(jié)，取著承上啟下的作用。本課程教學目標.掌握光學實驗的基本知識，基本方法和基本技能；.學會光學實驗儀器的調(diào)試，操作測量的實驗能力，設(shè)計簡單實驗的方法；.培養(yǎng)學生觀察、實驗的能力；培養(yǎng)學生良好的實驗習慣和嚴謹?shù)膶嶒炞黠L。學生用主要參考資料（1）《大學物理實驗》賈玉潤等編，高等教育出版社。（2）《普通物理實驗教程》北京師范大學物理系編，高等教育出版社。（3）《普通物理實驗指導》陳懷林，邵義全主編，北京大學出版社。教學進度計劃表（2008-2009學年2學期）課程名稱：普通物理實驗（光學部分） 課程性質(zhì)： 專業(yè)必修課周次學時章、節(jié)、標題教學主要內(nèi)容（講授、討論、習題、實驗、實習）擬布置作業(yè)及要求

12緒論光學實驗呼特點及要求第一節(jié)光學實驗的特點及要求(1)實驗和理論相結(jié)合(2)儀器調(diào)節(jié)的要求比較高(3)要求較高的實驗能力第二節(jié)光學實驗的內(nèi)容(1)學習光學中基本物理量的測量方法(2)學會一些常用光學儀器的調(diào)節(jié)方法(3)學會分析光學實驗中的基本光路(4)繼續(xù)學習分析誤差和處理數(shù)據(jù)的方法預習實驗一常用光學儀器的調(diào)節(jié)和使用要求寫好預習報告22實驗一常用光學儀器的調(diào)節(jié)和使用(1)GJZ-15型光具座的構(gòu)造及調(diào)節(jié)要求(2)MCU-15型測微目鏡的構(gòu)造及使用方法JXD-A型移測顯微鏡的構(gòu)造及使用方法JJY1'型分光計的構(gòu)造及調(diào)節(jié)要求撰寫實驗報告總結(jié)實驗的操作步驟與注意事項；預習實驗二32實驗二薄透鏡焦距的測量(1)公式法求會聚透鏡的焦距；(2)透鏡二次成像法求焦距；(3)自準直法求焦距；(4)輔助透鏡成像法求凹透鏡的焦距。撰寫實驗報告；預習實驗三。422007級學生教育教學實習522007級學生教育教學實習622007級學生教育教學實習72實驗三分光計調(diào)節(jié)及玻璃三棱鏡折射率的測定(1)分光計的調(diào)節(jié)；(2)三棱鏡頂角的測定(自準直法和棱脊分束法)；撰寫實驗報告；預習實驗折射率的測定。82實驗三分光計調(diào)節(jié)及玻璃三棱鏡折射率的測定(3)分光計的調(diào)節(jié)；(4)三棱鏡最小偏向角的測定。撰寫實驗報告；預習實驗四。92實驗四用雙棱鏡測定鈉光波長(1)調(diào)節(jié)儀器，使光學系統(tǒng)共軸等高；(2)調(diào)節(jié)干涉條紋的大小清晰；(3)測量與計算。撰寫實驗報告；課后自己復習，準備考試。102期中教學檢查考核期中階段所學實驗技能課內(nèi)考核

112實驗五用小型棱鏡攝譜儀測定光波波長(1)攝譜儀的調(diào)節(jié)；(2)拍攝光譜；(3)測量待測譜線的波長。撰寫實驗報告；預習實驗六。122實驗六用牛頓環(huán)干涉測透鏡曲率半徑(1)調(diào)節(jié)牛頓環(huán)干涉條紋；(2)用移測顯微鏡測量干涉環(huán)的半徑；(3)計算平凸透鏡的曲率半徑R及其標準不確定度。撰寫實驗報告；預習實驗七。132實驗七邁克爾遜干涉儀的調(diào)節(jié)和使用(1)邁克爾遜干涉儀的調(diào)節(jié)；(2)測定鈉光波長；(3)觀察白光的彩色干涉條紋；(4)點光源照明產(chǎn)生的非定域干涉圖樣的觀察；撰寫實驗報告；預習實驗八。142實驗八用透射光柵測定光波波長(1)分光計的調(diào)節(jié)；(2)光柵位置的調(diào)節(jié)；(3)測光柵常數(shù)；(4)測量末知波長；(5)測量光柵的角色散；撰寫實驗報告；預習實驗九。152實驗九全息照相(1)全息臺的調(diào)節(jié)；(2)布置與調(diào)整全息光路；(3)曝光；(4)沖洗；(5)全息再現(xiàn)。撰寫實驗報告；162復習總結(jié)課內(nèi)總結(jié)本學期的實驗知識和技能172機動182期末考試教研室主任： 年月日教案教學題目：(章、節(jié))緒論光學實驗的特點及要求學時數(shù)2教學目的和要求：.知道光學實驗的特點及要求；.了解光學實驗的主要方法；.知道本學期光學實驗的內(nèi)容及要求。教學基本內(nèi)容:第一節(jié)光學實驗的特點及要求一、實驗和理論相結(jié)合二、儀器調(diào)節(jié)的要求比較高三、要求較高的實驗素養(yǎng)第二節(jié)光學實驗的內(nèi)容一、學習光學中基本物理量的測量方法二、學會一些常用光學儀器的調(diào)節(jié)方法三、學會分析光學實驗中的基本光路四、繼續(xù)學習分析誤差和處理數(shù)據(jù)的方法教學重點與難點：光學實驗的特點和本學期的實驗內(nèi)容及要求。教學過程:.講授新課：第一節(jié)光學實驗的特點及要求一、實驗和理論相結(jié)合光波是頻率極高的電磁波，可見光的頻率是1014Hz數(shù)量級，即在10-9S時間內(nèi)，光的擾動有幾十萬次之多，而實驗只能測定在觀察時間內(nèi)的平均效果。不熟悉光源的發(fā)光特性，不了解光波的相干性和偏振特點來，有些實驗（如干涉）很難做好，有些實驗（偏振）甚至無法進行。尊重實際情況，詳細地觀察和記錄各種光學現(xiàn)象及產(chǎn)生的條件，用已掌握的光學理論進行思考，才能做出正確的分析和解釋。只有這樣，才能鞏固和加強對理論知識的理解，提高實驗的成功率。二、儀器調(diào)節(jié)的要求比較高光學儀器的調(diào)節(jié)，包含著豐富的實驗內(nèi)涵。必須詳細地了解儀器的性能特點，建立起清晰的物理圖象，才能選擇有效的調(diào)節(jié)方法；再根據(jù)觀察到的現(xiàn)象，判斷儀器工作是否正常，在理論的指導下，選擇解決的方法；則，輕者會使實驗無法正常進行，重者會使儀器的性能下降，甚至損壞儀器。三、要求較高的實驗素養(yǎng)很多光學測量是實驗者通過調(diào)節(jié)儀器，對目標的觀察和判斷后進行讀數(shù)。因此，實驗者的理論基礎(chǔ)、操作技能的優(yōu)劣、判斷的準確程度都會使測量數(shù)據(jù)帶有不同的偏離和分散，從而影響測量結(jié)果的可靠性。因此，實驗者必須不斷提高實驗素養(yǎng)，排除“假象”和其他因素的干擾，力求客觀正確地反映實際情況。第二節(jié)光學實驗的內(nèi)容一、學習光學中基本物理量的測量方法光學中的基本物理量有透鏡的焦距，光學系統(tǒng)的基點，光學儀器的放大率和分辨率，透明介質(zhì)的折射率及光波波長等。對這些物理量的測量要學習它們的設(shè)計思想、特點和適用條件；實測時，要觀察分析發(fā)生的各種光學現(xiàn)象，掌握其規(guī)律，并運用理論指導自己的實踐。二、學會一些常用光學儀器的調(diào)節(jié)方法光學實驗中常見的光學儀器有光具座、測微目鏡、望遠鏡、分光儀、干涉儀、攝譜儀等。學會使用光學儀器的內(nèi)容，包括了解儀器的構(gòu)造、工作原理及正常的使用狀態(tài)，調(diào)節(jié)到正常使用狀態(tài)的方法，操作要求，注意事項，并形成良好的操作技能。三、學會分析光學實驗中的基本光路光學實驗中的光路，由許多的基本光路組合而成，是每一個設(shè)計思想的具體化。常用的基本光路有自準直光路、助視放大光路、恒偏向光路、分束光路、激光束自準直光路等。要了解元器件的參數(shù)對實驗的影響、基本光路之間的銜接要求。要學會分析基本光路在實驗中的作用、運用這些基本光路設(shè)計一些簡單實驗的方法。四、繼續(xù)學習分析誤差和處理數(shù)據(jù)的方法學會正確地表達和評價實驗結(jié)果的方法，學會分析誤差產(chǎn)生的原因和減小實驗誤差的途徑，既加深了對實驗理論的理解，又加強了對測量方法和儀器選擇的理解。五、本學期的教學安排本學期2007級學生教育教學實習3周（第4-6周）。因此，擬開設(shè)8-9個實驗（見計劃），用2學時總結(jié)復習，機動2學時，期中考核和期末考試各占2學時。.課程小結(jié)：本節(jié)課是光學實驗的緒論部分，講了光學實驗的特點，光學實驗的學習內(nèi)容及要求。（1）光學實驗的特點及要求（2）光學實驗的內(nèi)容教學方式及教學方法：課堂講授，以實例分析講解內(nèi)容。作業(yè)及課外訓練:預習實驗一常用光學儀器的調(diào)節(jié)和使用，要求寫好預習報告（儀器的型號、結(jié)構(gòu)、調(diào)節(jié)方法、注意事項等）。教案小結(jié):（1）講課的速度應快一點，把本學期的要求及內(nèi)容講透了；（2）光學實驗的基本技巧結(jié)合起來講。2009年3月3日教學題目：（章、節(jié)）實驗一常用光學儀器的調(diào)節(jié)和使用學時數(shù)2教學目的和要求：.知道光具座（GJZ-1500型）的結(jié)構(gòu)，掌握光具座的調(diào)節(jié)方法；.知道測微目鏡（MCU-15型）的結(jié)構(gòu)，掌握測微目鏡的使用方法；.知道移測顯微鏡（JXD—A型）的結(jié)構(gòu)，掌握移測顯微鏡的使用方法；4.知道分光計（JJY1，型）的結(jié)構(gòu)，掌握分光計的調(diào)節(jié)方法及要求。教學基本內(nèi)容:一、GJZ—15型光具座的構(gòu)造及調(diào)節(jié)要求（共軸共面等高）二、MCU-15型測微目鏡的構(gòu)造及使用方法（避免回程誤差）三、JXD-A型移測顯微鏡的構(gòu)造及使用方法（避免回程誤差）四、JJY1，型分光計的構(gòu)造及調(diào)節(jié)要求（五步驟）教學重點與難點：分光計的調(diào)節(jié)是重點；避免回程誤差是難點。教學過程:1.講授新課：一、GJZ—15型光具座的構(gòu)造及調(diào)節(jié)要求（共軸共面等高）（1）光具座的結(jié)構(gòu)。主體是一個平直有導軌，長 1.5m，上面刻有標尺，導軌上還有可移動的滑塊支架。（2）光具座的調(diào)節(jié)。光學系統(tǒng)應符合或接近理想條件。因此，光具座上調(diào)節(jié)光學系統(tǒng)，必須滿足兩個條件：共軸，等高。調(diào)節(jié)步驟：先粗調(diào)和后細調(diào)。調(diào)節(jié)方法：成小像時調(diào)節(jié)光屏的位置，成大像時調(diào)節(jié)透鏡的高低和左右（并采用逐次逼近法）。二、MCU-15型測微目鏡的構(gòu)造及使用方法（避免回程誤差）（一）MCU-15型測微目鏡的構(gòu)造。由目鏡、分劃板、讀數(shù)鼓輪、接頭裝置等。規(guī)格如下:目鏡放大率15倍；有效測量范圍6刖；目鏡分劃尺分度值1mm；分劃尺刻度數(shù)0?8mm;測微鼓輪分度值0.01mm；測量精度0.01mm。（二）使用方法及注意事項。（1）首先要確定分度值；（2）調(diào)節(jié)目鏡使測量基線與移動方向平行；（3）防止回程誤差；（4）旋轉(zhuǎn)測微螺旋時，動作要平穩(wěn)、緩慢。三、JXD-A型移測顯微鏡的構(gòu)造及使用方法（避免回程誤差）（一）JXD-A型移測顯微鏡的構(gòu)造。由底座、橫軸、立柱、目鏡、物鏡、鏡筒、調(diào)焦手輪、反光鏡調(diào)節(jié)手輪、指針、標尺、毛玻璃等構(gòu)成。規(guī)格如下:總放大率30倍（物鏡3義，目鏡10X）；數(shù)值孔徑0.10；測量范E0?50mm；鼓輪分度值0.01mm。（二）使用方法及注意事項。（1）先調(diào)節(jié)目鏡，測量叉絲在視場中清晰可見；（2）一根測量叉絲與顯微鏡移動方向垂直，依次通過測量物體的兩端；（3）為了消除測量誤差，要采用單方向測量；（4）使用完畢應罩好儀器。四、JJY1，型分光計的構(gòu)造及調(diào)節(jié)要求（五步驟）（一）JJY1，型分光計的構(gòu)造。由底座、望遠鏡、準直管、載物臺、刻度圓盤等幾部分構(gòu)成。（二）JJY1，型分光計的調(diào)節(jié).調(diào)節(jié)要求（1）分光計的光學系統(tǒng)（準直管、望遠鏡）要適應于平行光;（2）從刻度圓盤上讀數(shù)要符合觀察的實際角度。分光計觀察系統(tǒng)基本上由讀數(shù)平面（主刻度盤和游標內(nèi)盤）、觀察平面（望遠鏡繞中心軸旋轉(zhuǎn)時形成）、待測平面構(gòu)成（準直管光軸與待測光學元件反射、折射和衍射后的光線形成）。按調(diào)節(jié)要求，應將三外平面調(diào)節(jié)成相互平行。.調(diào)節(jié)方法（1）粗調(diào)（2）細調(diào)a,應用自準直原理調(diào)望遠鏡適合于平行光；b.用逐次逼近法，調(diào)節(jié)望遠鏡光軸與中心轉(zhuǎn)軸垂直（使觀察平面與讀數(shù)平面平行）;c.將分劃板十字線調(diào)成水平與垂直；d.調(diào)節(jié)載物臺，使其法線與旋轉(zhuǎn)主軸重合;e,平行光管的調(diào)節(jié)；平行光管的狹縫必須在物鏡的焦面上，平行光管的光軸應與望遠鏡的光軸重合。調(diào)節(jié)平行光管的傾度螺釘使水平分劃線平分狹縫像，再轉(zhuǎn)動狹縫像與分劃板豎線平行。2.課程小結(jié):光學實驗儀器的調(diào)節(jié)一般分為粗調(diào)與細調(diào)兩個步驟。在具體使用時要明確儀器的使用方法和適用范圍，掌握讀數(shù)方法和它的測量精度。教學方式及教學方法：分組實驗教學，學生操作與教師個別輔導。作業(yè)及課外訓練：撰寫實驗報告，總結(jié)實驗的操作步驟與注意事項。教案小結(jié):（1）JJY1，型分光計調(diào)節(jié)，采取了分解與完整教學方式施教，效果不錯。（2）個別學生對總結(jié)實驗操作經(jīng)驗不感興趣，覺得這種要求過分。不出來，卻不找原因。預習的要求還得再次強調(diào)和檢查。2009年3月10日教學題目：（章、節(jié)）實驗二薄透鏡焦距的測量學時數(shù)教學題目：（章、節(jié)）實驗二薄透鏡焦距的測量學時數(shù)教學目的和要求:1.學會調(diào)節(jié)光學系統(tǒng)使之共軸等高，了解視差原理的應用;2.掌握薄透鏡焦距的測定方法。教學基本內(nèi)容:公式法求會聚透鏡的焦距;鏡二次成像法求焦距;自準直法求焦距;輔助透鏡成像法求凹透鏡的焦距。公式法求會聚透鏡的焦距;鏡二次成像法求焦距;自準直法求焦距;輔助透鏡成像法求凹透鏡的焦距。教學重點與難點：物距與像距的測定是重點，輔助透鏡成像法是難點。教學過程:1.課前復習:（1）薄透鏡的物距、像距和焦距的概念；（2）物距和像距正負號的規(guī)定；（3）薄透鏡的成像公式。.講授新課：（一）測量會聚透鏡焦距的方法（1）公式法；（2）兩次成像法;（3）自準直法；（二）測量發(fā)散透鏡（凹透鏡）焦距的方法輔助透鏡成像法求凹透鏡的焦距。先求出物距和像距，再用公式求凹透鏡的焦距。難點是如何確定凹透鏡的物距和像距。.課程小結(jié):測量凸透鏡焦距的方法有三種：公式法、兩次成像法和自準直法。測量凹透鏡焦距的方法有二種：輔助透鏡成像法、平面鏡成像法。我們主要學習了輔助透鏡成像法。教學方式及教學方法：分組實驗教學，學生操作與教師個別輔導。作業(yè)及課外訓練:撰寫實驗報告，預習實驗三，并寫出預習報告（設(shè)計好記錄數(shù)據(jù)的表格）。教案小結(jié):2009年2月20日教學題目：(章、節(jié)) 。學時數(shù)2實驗三分光計調(diào)節(jié)及玻璃三棱鏡折射率的測定教學目的和要求：.了解分光計的結(jié)構(gòu)，掌握調(diào)節(jié)和使用方法；.掌握測量三棱鏡玻璃頂角的方法；教學基本內(nèi)容：.分光計的調(diào)節(jié)；.三棱鏡頂角的測定(自準直法和棱脊分束法)；教學重點與難點：三棱鏡頂角的測量方法是重點，分光計的調(diào)節(jié)方法是難點。教學過程:.課前復習：(1)分光計的調(diào)節(jié)方法；(2)三棱鏡的分類及頂角。.講授新課：三棱鏡頂角的測量(1)自準直法0=四三)+(丁匕)](1)TOC\o"1-5"\h\z計算公式：A=18。-0 ⑵(2)棱脊分束法A=['-v)+(v-v)] (3)計算公式： 422 113.課程小結(jié)：（1）分光計的調(diào)節(jié)要做到讀數(shù)平面、觀察平面和待測平面節(jié)成相互平行。（2）內(nèi)盤的0刻度過游標時，上述公式已不適用。（3）好的記錄表格對處理數(shù)據(jù)非常有幫助。教學方式及教學方法：分組實驗教學，學生操作與教師個別輔導。。-作業(yè)及課外訓練：撰寫實驗報告，計算頂角A的標準不確定度。教案小結(jié):2009年2月20日學時數(shù)實驗三分光計調(diào)節(jié)及玻璃三棱鏡折射率的測定教學題目：（章、節(jié)）學時數(shù)實驗三分光計調(diào)節(jié)及玻璃三棱鏡折射率的測定教學目的和要求:.掌握分光計的調(diào)節(jié)和使用方法;.掌握測量三棱鏡最小偏向角的方法;.會計算三棱鏡玻璃的折射率。教學基本內(nèi)容:.分光計的調(diào)節(jié);.三棱鏡最小偏向角的測定。.計算三棱鏡玻璃的折射率。教學重點與難點：三棱鏡最小偏向角的測量方法是重點，分光計的調(diào)節(jié)方法是難點。教學過程:.課前復習:（1）分光計的調(diào)節(jié)方法；（2）三棱鏡的最小偏頂角。當i,=i時，出射光線與入射光線的偏向角最小，記為5。.講授新課:（一）最小偏向角的測量（1）以鈉燈做光源；（2）觀察到黃色譜線不再移動時，無論棱鏡臺向轉(zhuǎn)動，該譜線向相反方向移動，偏向角都變大。這個譜線反向移動的極限位置，就是該譜線的最小偏向角的位置；（3）操作望遠鏡對準黃色譜線的極限位置，記錄望遠鏡在T1位置的讀數(shù)v/v2；（4）將棱鏡轉(zhuǎn)到另則，尋找黃色譜線的極限位置T2,記錄游標的讀數(shù)v;、V2；8=（Iv,—vI+1v'—v1）/4

m1 1 2 2（二）三棱鏡玻璃的折射率的計算（1）將測得的頂角A及最小偏向角（5m代入下式(3-1)sinA+8mn=(3-1)sin2計算棱鏡玻璃的折射率。（2）計算n的不確定度。3.課程小結(jié):（1）判斷最小偏向角的極限位置是關(guān)鍵。（2）內(nèi)盤的0刻度過游標時，上述公式已不適用。教學方式及教學方法：分組實驗教學，學生操作與教師個別輔導。作業(yè)及課外訓練：撰寫實驗報告，預習實驗四，并寫出預習報告（設(shè)計好記錄數(shù)據(jù)的表格）。教案小結(jié):2009年3月10日教學題目：(章、節(jié))實驗四用雙棱鏡測定鈉光波長學時數(shù)2教學目的和要求：.觀察雙光束干涉現(xiàn)象，理解相干條件；.利用雙棱鏡測定光波波長；.計算鈉光波長的相對誤差及標準偏差。教學基本內(nèi)容:調(diào)節(jié)儀器，使光學系統(tǒng)共軸等高；調(diào)節(jié)干涉條紋的大小清晰；測量與計算。教學重點與難點：干涉條紋的調(diào)節(jié)是重點，波長不確定度的計算是難點。教學過程:.課前復習：光具座的調(diào)節(jié)要求及方法；光的干涉原理及條件。.講授新課：(1)計算公式“為兩虛光源si和s2間的距離，D為虛光源所在平面至觀察屏P

的距離（近似為在光源狹縫s的平面內(nèi)），且d，<<d,干涉條紋的寬度為^x,實驗所用波長2由下式表示,(5-1)由透鏡兩次成像法，求得放大實像的間距，和另一組縮小實像的間距，根據(jù)下式,d'd'1呵計算出兩虛光源之間的距離d，。(5-2)干涉條紋的間距^x。選取11條暗條紋，用測微目鏡測出其總間距x,再計算出干涉條紋的間距,(5-3)AX端(5-3)（2）實驗內(nèi)容及要求①去掉雙棱鏡，調(diào)節(jié)狹縫、透鏡、測微目鏡三者共軸（約12）測微目鏡稍大于透焦距的四倍。②去掉透鏡，在距狹縫10左右放上雙棱鏡，調(diào)節(jié)雙棱鏡使其與狹縫平行正對。同時，調(diào)節(jié)狹縫寬度，在測微目鏡中看到清晰的干涉條紋。③調(diào)節(jié)測微目鏡，叉絲及刻度最清晰，并使刻度與干涉條紋平行。④測量^x、d，和D的值。4x、d，重復五次，取它們的平均值。用米尺測量D的值。⑤將Ax、土和D的值代入（5-1）式，計算波長的大小。⑥計算波長測量值的標準不確定度。.課程小結(jié):(1)干涉條紋的調(diào)節(jié)按要求做，只讀暗條紋的根數(shù)(11條);(2)測兩次成像的狹縫的像寬，來決定s和s虛像的距離;(3)s和s虛像與屏的距離D的測量要考慮分劃板的距離。教學方式及教學方法：分組實驗教學，學生操作與教師個別輔導。作業(yè)及課外訓練：撰寫實驗報告，預習實驗五，并寫出預習報告教案小結(jié):2009年3月10日學時數(shù)實驗五用小型棱鏡攝譜儀測定光波波長教學題目：(章、節(jié))學時數(shù)實驗五用小型棱鏡攝譜儀測定光波波長教學目的和要求:.了解棱鏡攝譜儀的結(jié)構(gòu)及各部件的作用;.初步掌握攝譜儀的調(diào)節(jié)方法和攝譜技術(shù);.學會用照相法測定某一光譜線的波長。教學基本內(nèi)容:.攝譜儀的調(diào)節(jié);.拍攝光譜;.測量待測譜線的波長。教學重點與難點：拍攝光譜既是重點又是難點。教學過程:1.講授新課:(1)攝譜儀的調(diào)節(jié)

雷“3雷“3②光源和狹縫S間加入聚光透鏡L,使光源像成在入射縫上;①調(diào)節(jié)共軸，將光源②光源和狹縫S間加入聚光透鏡L,使光源像成在入射縫上;1③取去狹縫罩蓋，在放置照相底板的位置是放一毛玻璃，可看到汞燈的線光譜。④換用氦一氖激光器作光源，觀察氦一氖激光器的光譜。（2）拍攝光譜拍攝比較光譜時，用哈脫曼光闌遮光。光闌裝在攝譜儀前，可左右移動。將三條刻線中的任一條對準狹縫外殼邊緣，使刻線對應的孔與狹縫吻合。用第一孔拍攝已知波長的光譜（汞燈光譜），移動第二孔拍攝拍攝待測光譜，第三孔拍攝已知波長的光譜（He-Ne輝光光譜）。從而得到三列光譜，兩列已知光譜的譜線與待測光譜的譜線在豎直方向相接又不重疊。①將毛玻璃放在暗匣的底板位置處，移動暗匣，毛玻璃上出現(xiàn)光譜，取下暗匣在暗室中裝入底版（底版的藥膜面應朝上）。

②用手操縱狹縫上的罩蓋控制曝光時間；③拍攝比較光譜時，必須防止不同光源的光譜之間出現(xiàn)橫向移動,引起測量誤差。因此，拍攝同一組比較光譜時，光學系統(tǒng)及暗匣不能移動，只能移動哈脫曼光闌;④在暗室中打開暗匣，按以下順序沖洗:水f顯像液（注意顯影時間）f水f定影液（約10分鐘）f水f晾干。（3）測量待測譜線的波長在靠近待測波長入,的兩面端，選兩條波長%、與已知的譜線，測出三條譜線在底板上的位置叱、n1和n，依據(jù)線性關(guān)系，從求出入x值。另外選兩條距入x稍遠的（或在入x同一側(cè)的）譜線，算出入x，比較其差異。IlliIIIIIlv板I11Illiill…

!"!I|1已知As=633^4mi 4*=64O.2nm入一入入一入n入一入入一入n2-n】 n-n](5-1)TOC\o"1-5"\h\z九八+"x—"I(九一九) (5-2)x1n-n2 12 12.課程小結(jié)：①聚光透鏡L的焦距與位置時，應使透鏡的孔徑對入射狹縫的張角3。＞2和攝譜儀的準直物鏡的入射孔徑（D/f;）相匹配。當時 f；，一部分— — j…4 …D,光照在入射孔徑之外，引起儀器內(nèi)壁產(chǎn)生雜散光干擾；當時f;，儀器的入射孔徑未被照全，降低了儀器的分辨本領(lǐng)。②棱鏡臺的轉(zhuǎn)動旋鈕可調(diào)整棱鏡的位置，使拍攝的光譜段位于適當?shù)奈恢谩＂塾靡茰y顯微鏡測量光譜線的位置時，一要聚焦，二要防止回程誤差。④參照實驗室提供的江譜圖，對作為標準的波長值要認真核對。教學方式及教學方法：分組實驗教學，學生操作與教師個別輔導。作業(yè)及課外訓練：撰寫實驗報告，預習實驗六，并寫出預習報告教案小結(jié):2009年3月15日教學題目：（章、節(jié)）實驗六用牛頓環(huán)十涉測透鏡曲率半徑學時數(shù) 2教學目的和要求：.掌握用牛頓環(huán)測定透鏡曲率半徑的方法；.通過實驗加深對等厚干涉原理的理解。教學基本內(nèi)容:.調(diào)節(jié)牛頓環(huán)干涉條紋；.用移測顯微鏡測量干涉環(huán)的半徑；.計算平凸透鏡的曲率半徑R及其標準不確定度。教學重點與難點：干涉圓環(huán)的序數(shù)及圓直徑的測定既是重點又是難點。教學過程：1.課前復習:半徑R的透鏡，形成m級干涉暗條紋的半徑，m級干涉亮條紋的半徑分別為。和二:r=r=JmR九m(6-1)(2m-1)R.2(6-2)第m個暗環(huán)的半徑。，式（6-1）修正為r2=（m+j）R九

(2m-1)R.2(6-2)第m個暗環(huán)的半徑。，式（6-1）修正為r2=（m+j）R九

m(6-3)m為環(huán)序數(shù)，（m+j）為干涉級數(shù)（j為干涉級修正值）,r2—r2=im- m,2 1透鏡的曲率半徑為m2+j)一(m^+j)]rX=(m2-m)R入 (6-4)r2一r2R= m2 m1__(m-m)九(6-5)2.講授新課:（1）調(diào)節(jié)牛頓環(huán)干涉條紋在燈光下，用眼睛直接觀察牛頓環(huán)，使干涉圓環(huán)位于透鏡中心。（2）用移測顯微鏡測量干涉環(huán)的半徑由于中心附近比較模糊，從第3暗環(huán)到第22暗環(huán)，測出各環(huán)直徑兩。要從最外側(cè)的位置、開始連續(xù)測量，直至^2為止。,r2，A=r2—r2，3， 2 14 4，A10=,「12A=r21 13根據(jù)式（6-5）可知上面各a值應相等，取其平均值作為（？一工）的2 1測量值去計算R。（3）計算平凸透鏡的曲率半徑R及其標準不確定度。根據(jù)式（6-5）計算半徑R,取鈉黃光波長入Na=589?3nm。3.課程小結(jié)：（1）牛頓環(huán)干涉圓環(huán)應居中;（2）測量干涉環(huán)的半徑時要采用單向測量，避免回程誤差;（3）鈉光波長晨「5893nm應作單位換算，R的大小毫米做單位。教學方式及教學方法：分組實驗教學，學生操作與教師個別輔導。作業(yè)及課外訓練：撰寫實驗報告，預習實驗七，并寫出預習報告。教案小結(jié):2009年3月15日學時數(shù)實驗七邁克爾遜干涉儀的調(diào)節(jié)和使用教學題目：(章、節(jié))學時數(shù)實驗七邁克爾遜干涉儀的調(diào)節(jié)和使用教學目的和要求:.了解邁克爾遜干涉儀的結(jié)構(gòu)，初步掌握調(diào)節(jié)方法;.觀察非定域干涉、等傾干涉形成的條件及干涉圖樣的特點。教學基本內(nèi)容:邁克爾遜干涉儀的調(diào)節(jié);測定鈉光波長;觀察白光的彩色干涉條紋;邁克爾遜干涉儀的調(diào)節(jié);測定鈉光波長;觀察白光的彩色干涉條紋;4.4.測定鈉光。雙線(DEMBEDEquation.3D)的波長差;教學重點與難點：等傾干涉圖樣的特點是重點，邁克爾遜干涉儀的調(diào)節(jié)是難點。教學過程：1.課前復習:等傾干涉的光程差 △=2dcosi (7-1)令等傾干涉的中心干涉級次最高。紋中心出現(xiàn)亮點的條件,A=2d=2k令等傾干涉的中心干涉級次最高。紋中心出現(xiàn)亮點的條件,A=2d=2k?—=k%2(7-2)圓心處干涉條紋的級次k=2d%(7-3)當間距逐漸增大時，某一級干涉條紋，必定以減少叫的值來滿足2dcosk=k%，故干涉條紋向ik變大的方向移動，向外擴展。反之，間距減少時，最靠近中心的條紋一個一個地“陷入”中心。每擴展或陷入一個條紋，間距的改變?yōu)椋?2。若有N個條紋從中心涌出，表明M1相對M2移動了— %Ad=N2 (7-4)已知波長，由條紋變化的數(shù)目，可計算出移動的距離；反之，已知移動的距離和干涉條紋變化的數(shù)目，可計算出光波的波長。令干涉條紋的分布是中心寬邊緣窄A=i-i?—^― (7-5)相鄰條紋的間距卜kk-12支①d一定時，視場里干涉條紋的分布是中心寬(，k小，&k大)，邊緣較窄(「女大，Ak小)；②ik一定時，d越小，Ak越大，條紋隨d的減小而變寬。所以，調(diào)節(jié)和測量時，選擇d較小為宜。鈉黃光由中心波長3=589.0nm、％廣589.6nm的雙線組成，波長差為0.6nm，每一條譜線有一定寬度。由于雙線波長差A%與中心波長相比很小，稱為準單色光。

鈉光D雙線(D]embEDEquation.3D2)的波長差在d為d1時，X1與X2均為亮條紋，視見度最好，XXd1=f，dr= (m和n為整數(shù))若，當d增加到d2，滿足d2=(m+K))2，d2=(n+K+0.5)多(K為整數(shù))對九1為亮條紋，對％為暗條紋，視見度最差(分不清楚條紋)。從最佳到最差視見度，叱移動距離為X Xd2-d=K==(K+0.504(d「4(d「d1)4(d2d1)(7-6)X12為九1、%的平均值。X2(7-7)AX="

2Ad(7-7)2.講授新課:(1)邁克爾遜干涉儀的調(diào)節(jié)①鈉燈照射毛玻璃屏，形成均勻的擴展光源。屏上加一指針或帶尖的黑紙片。②旋轉(zhuǎn)粗調(diào)手輪，使M1和M2至P1鍍膜面的距離大至相等，沿EP1方向觀察將看到指針的雙影。③仔細調(diào)節(jié)吃和吃背后的三個螺釘，直到雙影在水平和豎直方向完全重合?？吹礁缮鏃l紋時，仔細調(diào)節(jié)三個螺絲，使干涉條紋成圓形。④緩慢調(diào)節(jié)M2下方的兩個微調(diào)拉簧螺絲，干涉條紋中心僅隨觀察者2眼睛移動而移動，但不發(fā)生條紋的“涌出”或“陷入”，這時看到的條紋才是嚴格的等傾干涉。（2）測定鈉光波長（2和D2二波長的平均值）①旋轉(zhuǎn)粗調(diào)手輪，移動M〃觀察條紋的變化，從條紋的“涌出”或“陷入”，觀察d的取值與條紋粗細、疏密的關(guān)系。②當視場中出現(xiàn)清晰、對比度好的干涉圓環(huán)時，再慢慢轉(zhuǎn)動微調(diào)手輪，觀察到中心條紋一個一個地涌出（或陷入）。開始記數(shù)，記錄叱鏡的位置4（兩讀數(shù)相加），繼續(xù)轉(zhuǎn)動手輪，數(shù)到條紋從中心向外涌出100個時，停止轉(zhuǎn)動微調(diào)手輪，再記錄叱鏡的位置d2，利用式（7-4）計算待測光波的波長九。③重復幾次，取平均值并計算不確定度，與公認值比較。（3）觀察白光的彩色干涉條紋對于等傾干涉，在d接近零時可看到；對于等厚干涉，在叱和M2的交線附近可看到。因為在d=0時，所有波長的干涉情況相同，不顯彩色。當d較大時因不同波長干涉條紋互相重疊，彩色消失。只有d接近零時才可看到數(shù)目不多的彩色干涉條紋。①先用鈉燈觀察等傾干涉環(huán)，移動M,，根據(jù)觀察現(xiàn)象確定M,的移動方向，改用白光源繼續(xù)移動M-直至看到彩色干涉圓環(huán)。②再調(diào)等厚干涉條紋。（4）測定鈉光D雙線（DEMBEDEquation,3D）的波長差①鈉光做光源調(diào)節(jié)干涉儀看到干涉條紋；②移動M1，使視場中心的視見度最小，記錄M1的位置d1，繼續(xù)移動M1，直至視見度又為最小，此時M1的位置為d2，則Nd=一即。利用式

(7-7)計算。.課程小結(jié):邁克爾遜干涉儀的調(diào)節(jié)：等傾干涉，條紋應是圓形，注意減少振動。測定鈉光波長：在視見度較好時做測量，即d較小范圍內(nèi)。觀察白光的彩色干涉條紋：要求d的大小趨于零時做觀察最好。測定鈉光刀雙線(叫embedEq11ati0n.3%)的波長差。教學方式及教學方法：分組實驗教學，學生操作與教師個別輔導。作業(yè)及課外訓練：撰寫實驗報告，預習實驗八，并寫出預習報告。教案小結(jié):2009年3月18日教學題目：（章、節(jié)）學時數(shù)實驗八用透射光柵測定光波波長教學目的和要求：.加深對光的干涉、衍射和光柵分光作用的基本原理的理解；.掌握用透射光柵測定光柵常數(shù)，汞譜線的波長和角色散率；.掌握分光計的使用方法。教學基本內(nèi)容:1.分光計的調(diào)節(jié)； 2.光柵位置的調(diào)節(jié)；3.測光柵常數(shù)； 4.測量未知波長；5.測量光柵的角色散；教學重點與難點：衍射角的測量是重點，光譜級數(shù)的辨別是難點。教學過程:1.課前復習：(a+b)sin0=土k九光柵方程:dsin光柵方程:dsin0=±k九(8-1)a是狹縫寬度，b是不透光條的寬度，00是衍射角，k是光譜級數(shù)（k=0，土1,土2,）。當k=0時，0=0處出現(xiàn)中心亮紋。對k的其它值，正負號相當于兩組光譜，對稱地分布在零級像有兩側(cè)。若已知光柵常數(shù)d=（a+b），測出第k級條紋對應的衍射角0，由式（8-1）可算出入射光波的波長九；若已知入射光波長，可求出光柵常數(shù)d。因為卜加0|<1，所用光柵的光譜線的最高級次由下式?jīng)Q定,(8-2)如果含有多種波長的光照射光柵時，除了零級中央亮紋重合外，不同波長的光在同一級亮線的位置各不相同，波長長的色光衍射角大，波長短的衍射角小。若已知其中某一色光的波長九，只要測得相應的衍射角0、。就可算出另一色光的波長兀，sin0%加=九sin0(8-3)不同波長的光的衍射角不同，為了表征不同譜線的分散程度，引入光d0柵的角色散（d）的概念,d0 kD三= dXdcos0(8-4)對同級光譜，衍射角0大的角色散大；光柵常數(shù)d越小的角色散越大。另外，不同級次光譜的角色散也不相同，高級次的譜線角色散大。分辨本領(lǐng)是光柵的一個重要參數(shù)，表征光柵分辨光譜細節(jié)的能力。(8-5)R=kN(8-6)2.講授新課:（1）分光計的調(diào)節(jié)①望遠鏡適應平行光（對無窮遠調(diào)焦）；②望遠鏡、準直管垂直于儀器主軸；③準直管發(fā)出平行光；（2）光柵位置的調(diào)節(jié)①光柵平面應垂直于入射光；②光柵衍射面應與觀測平面和讀數(shù)平面平行；首先望遠鏡對準準直管，觀察準直管的狹縫像與叉絲的豎直線重合，固定望遠鏡。其次，點亮目鏡叉絲照明燈（移開或關(guān)閉狹縫照明燈），左右轉(zhuǎn)動載物臺，看到反射的“綠十字”，調(diào)節(jié)b、4使綠十字和目鏡中的調(diào)整叉絲重合。用汞燈照明準直管的狹縫，轉(zhuǎn)動望遠鏡觀察光譜，如果左右兩側(cè)光譜線對于目鏡叉絲的水平線高低不等，說明光柵的衍射面和觀察平面不一致，可調(diào)節(jié)載臺上的螺釘\使它們左右齊平。（3）測光柵常量d用汞燈光譜中的綠線（九=54607〃山），取光譜級數(shù)k=1進行觀測。轉(zhuǎn)動望遠鏡到光柵一側(cè)，叉絲的豎線對準已知波長的第一級譜線中心，記錄左右游標的標值、、；將望遠鏡轉(zhuǎn)到光柵的另一側(cè)，用同樣的方法，記錄左右游標的標值V；、V。計算綠色譜線的衍射角0，TOC\o"1-5"\h\z1 20=—{Iv'-vI+Iv,-v1} （8-7）4 1 1 2 2重復測量幾次，根據(jù)式（8-1），計算d值及其標準不確定度。（4）測量未知波長用鈉燈做光源，測量1級二黃色譜線的波長九4和九4,并與公認值比較，計算測量的相對誤差。(5)測量光柵的角色散用鈉燈為光源，測量其1級光譜線中二黃線的衍射角，二黃線的波長差A0AX=0.597nm，衍射角之差A0(=62-0)，由式(8-4)計算角色散氐。3.課程小結(jié)：(1)分光計的調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)觀察平面、待測平面和讀數(shù)平面的平行。(2)光柵位置的調(diào)節(jié)。光柵平面與準直管出射光垂直，光柵刻線與望遠鏡轉(zhuǎn)軸平行。教學方式及教學方法：分組實驗教學，學生操作與教師個別輔導。作業(yè)及課外訓練：撰寫實驗報告，預習實驗九，并寫出預習報告。教案小結(jié):2009年3月18日學時數(shù)教學題目：(章、節(jié))實驗九全息照相教學目的和要求:學時數(shù).了解全息照相記錄和再現(xiàn)的原理;.掌握了解漫反射全息照片的攝制方法;.加深對全息照片特點的理解。教學基本內(nèi)容:(1)全息臺的調(diào)節(jié);(2)布置與調(diào)整全息光路;(3)曝光;(4)沖洗;(5)全息再現(xiàn)。(1)全息臺的調(diào)節(jié);(2)布置與調(diào)整全息光路;(3)曝光;(4)沖洗;(5)全息再現(xiàn)。教學重點與難點:教學過程:1.課前復習:(1)物體光波波前的記錄一一攝制全息圖教學重點與難點:教學過程:1.課前復習:(1)物體光波波前的記錄一一攝制全息圖①參考光和物光的干涉。物光O和參考光R，在H所在的xy平面上的分布為eoo(x,y)cos[①t+q(x,y)]和e(x,y)cos[①t+q(x,y)],其中e°(x,y),e(x,y)、q(x,y),q(x,y)分別是O和R的振幅分布和初位相分布。eo(x,y),q(x,y)是物體各點衍射到(x，y)點的光疊加后的振幅和位相，ejx,y)cos[④t+q(x,y)]又是一群物體各點獨立的衍射波。用復數(shù)表示時，O和R的復振幅(復矢量)分布為E°=Eo(x,y)=e。(x,y)exp[iQo(x,y)] (9-1)E=E(x,y)=e(x,y)exp[iqr(x,y)] (9-2)E。，Er疊加后的合振幅：E=E(x,y)=E。(x,y)+E(x,y)合振動的強度分布為I=I(x,y)=1E(x,y)12=EE* (9-3)(9-4)(9-5)2eecos(Q(9-4)(9-5)2eecos(Qo-qr)隨坐標變化I(x,y)=EE*+EE*+E*E+EE0 0rroro、I(x,y)=e2+e2+2eecos(Q—Q)e：+er是xy平面上平均光強(直流項)，(交流項)，在xy平面上按坐標周期性地變化，形成干涉條紋。設(shè)二平面波的夾角為2a，波長為九，對稱入射H，得xy平面上光

強的空間頻率為強的空間頻率為(9-6)N=(2sina)/入(9-6)當物體有一定大小時，H處的光強分布極其復雜，它是一系列空間頻率的大小不同、方向不同、強度也不同的干涉條紋的疊加，也就圖9?3乳膠的圖9?3乳膠的特性曲線把上述光強分布用感光介質(zhì)線性地記錄下來，也就記錄了O光和R光在xy平面上的振幅和位相信息，因而稱全息照相。②記錄介質(zhì)。負性乳膠干版的感光特性如圖9-3所示，t是振幅透過率，￡是曝光量。設(shè)入射光強為3透過光強為i，振幅透過率t=(i/i。)1/2。從曲線看出，在￡的中間段，可用方程t=t。+Ps (9-7)近似表示。to，P為常數(shù)，P<0是負片。在一定范圍內(nèi)，振幅透過率和曝光量是線性關(guān)系。③物體光波波前的記錄一一攝全息圖將上述干版放在xy平面處，讓它的感光量I(x,y)t落在線性區(qū)，再經(jīng)顯影定影處理后，xy平面上的光強分布I(x,y)就轉(zhuǎn)變成了干版上的振幅透過率分布t(x,y)，從而得到了物體光波的全息圖H。將￡=I(x,y)t代入式(9-7)中，全息圖的振幅透過率分布為t(x,y)=k+ptEE*+ptE*E (9-8)or or式中k=t0+p11Eo12+p11E12=t0+pteo+pe近似為常數(shù)。t(X)=k+2Pteecos。即) (9-9)由式可知，全息圖的振幅透過率也是按周期性變化的。(2)物體光波波前的重建再現(xiàn)物體像(2)物體光波波前的重建再現(xiàn)物體像全息照相的第二步如圖9-2所示，用原參考光，照射上述全息圖H，照射光通過全息圖復雜光柵的衍射，圖中每一點的衍射子波，包含了原物體上各點照射到圖上該點的所有光波，圖中許多的點的衍射子波疊加后，在H右方就合成出了原物O的光波波前，并繼續(xù)向右傳播。不用透鏡，迎著此光看去就能看到“原物O”。傳播。不用透鏡，迎著此光看去就能看到“原物O”。但原物已挪走，光并不是發(fā)自原物O,所以看到的實際上是原物O的一個虛像。不用透鏡就有成像作用是全息圖的一大特點。波前重建用數(shù)學式子表達是，在E,的照射下，透過全息圖的振幅分布為，E'(x,y)=TE=kE+p11E12E+ptE2E*=E1+E—E'

rr ro ro1 2 3(9-10)上式第一項，(9-10)E=kE

1 r是再現(xiàn)照明光Er的波前，是E透過全息圖的0級衍射波。第二項,(9-11)是Er透過全息圖的1級衍射波，但它和原物O的光波波前完全相同,只是有所減弱。由它形成的虛像稱為初始像，通常說再現(xiàn)，就是指再現(xiàn)初始像。第三項，(9-12)是Er透過全息圖的-1級衍射波，它形成與初始像共軛的有失真的實像。由于圖中每點都載有物體各點光的完全信息，所以由一般全息圖任意割出的一小塊，仍能再現(xiàn)物體像，這是全息圖的又一特點。

拍攝時，如果干版平面垂直于物體和參考光源的連線，上述 0，1級三個像就處在連線上，這種全息圖叫同軸全息圖，那三個像在觀察時會互相干擾，這是同軸全息圖的缺點。最早，伽伯的全息圖就是同軸全息圖?，F(xiàn)在制作的通常都是離軸全息圖，即干版平面不垂直于物體和參考光源的連線，它形成的三個像能很方便地分離開。離軸方法是利思等人對全息術(shù)的重要貢獻。（3）幾種全息圖的拍攝光路②菲涅爾變換全息圖①傅里葉變換全息圖圖9-5菲涅爾變換全息拍攝光路④體積全息圖③像面全息圖(b)圖9-7體積全息圖的拍攝②菲涅爾變換全息圖①傅里葉變換全息圖圖9-5菲涅爾變換全息拍攝光路④體積全息圖③像面全息圖(b)圖9-7體積全息圖的拍攝和再現(xiàn)of⑥二次曝光全息圖在圖9-4在圖9-4至9-9的光路中，鍍膜式或棱鏡式分束鏡 B或P,反射鏡M,擴束鏡C,被攝物體O,參考光R,透鏡L,針孔e,狹縫S,漫射器G，干版H等。G有時很重要，用了它，再現(xiàn)時才能在較大的角度范2.講授新課：(1)實驗條件要求①選用相干性好的強光光源。基于干涉原理的全息照相，要求O光和R光是相干光。激光是相干光，用激光分束可以得到相干的O光和R光；小型激光器輸出的不是偏振激光，使用它時O光和R光的夾角不能太大；再要注意的是激光的空間相干性，一般各橫模之間的光是不相干的，應使用單橫模激光；激光器輸出的也不是無限延續(xù)的簡諧波，而是較長的一個波列，所以調(diào)整光路時，O光和R光應在宏觀零光程差附近。小型激光器的功率小，曝光時間就較長，更要注意光路系統(tǒng)的穩(wěn)定性。②確保光路系統(tǒng)的機械穩(wěn)定性。若在感全息照相記錄的是0光和R光的干涉條紋，設(shè)條紋間距為d,光期間條紋移動d/2,條紋就不能被記錄下來。因此，光路每一元件、元件和防震臺的聯(lián)結(jié)，以及防震臺本身，都要能穩(wěn)定在調(diào)好的任一狀態(tài)，以若在感確保條紋移動小于第。③選用分辨率適當?shù)母砂?。干版的分辨率應高于全息圖的最大空間頻率?？臻g頻率與O光和R光的夾角有關(guān)。按式(9-6)，對已選定的干版，二光束的最大夾角要適當。國產(chǎn)全息干版(如天津感光膠片廠的產(chǎn)品)的分辨率約為3000條/mm。此外，O光和R光的強度比應適當，一般應是1：2?1：4,使用的光學元件應該盡可能少而且應保持元件清潔，以減少雜散光和縮短感光時間。(2)設(shè)備器具。鋼質(zhì)防震光學平臺、激光器、快門、分束鏡、反射鏡、擴束鏡、透鏡、干版架、曝光控制器、照度計以及干版、顯影定影藥和器皿等。(3)實驗內(nèi)容注意：千萬不能讓激光束直接照射眼睛！如果選用的激光器功率較大，還要防止較強的反射光進入眼睛。否則，會致盲或嚴重損害視力。防止干版誤感光。①檢查防震臺的穩(wěn)定性。用光學元件在平臺上擺成邁克爾遜干涉儀，用擴束鏡將二光束投射到白墻上，觀察干涉條紋隨外來震動引起的顫動和衰減的情況。②按選定的光路布置、調(diào)整好光學元件，并做到O光和R光接近零光程差。調(diào)整時干版應先用白屏代替。③測量光強比和總光強。用照度計分別測出O光和R光在白屏處的光強，調(diào)整好光強比后測出總光強，確定出感光時間。此項內(nèi)容也可憑估計完成。④拍攝和暗室處理。先用快門關(guān)閉光路，用干版換下白屏，且乳膠面朝向物體O,靜待片刻微振消失后，打開光路感光到預定時間。二次曝光全息圖，應使物體O微小形變后再感光一次，取下干版并保護好，然后到暗室進行顯影、定影、水洗、吹干等處理。⑤再現(xiàn)。光路不變，把全息圖原樣裝回干版架，遮住物光，用原參考光做再現(xiàn)光，尋找觀察再現(xiàn)像。⑥測量。若制作的是二次曝光全息圖，可按式(9-13)測量，計算出物體有關(guān)部位的相對位移1；若是檢查工件，比較有損、無損工件再現(xiàn)像上的干涉條紋，確定哪些是有損工件。3.課程小結(jié)：教學方式及教學方法：分組實驗教學，學生操作與教師個別輔導。作業(yè)及課外訓練:思考與討論:1.你怎樣理解一般全息圖每點上都記錄了物體上各點光的完全信息？像面全息也是這樣嗎?為什么?2.拍攝全息圖時，光路布置要注意些什么?作業(yè)：撰寫實驗報告，預習實驗十，并寫出預習報告。教案小結(jié):2009年月曰教學題目：（章、節(jié)）選做實驗一測定透鏡組的基點學時數(shù) 2教學目的和要求：1.測定透鏡組的基點及焦距；2,了解透鏡組基點的特性；教學基本內(nèi)容:.測量透鏡組”和L2的焦距f和f；.測量透鏡組”和^的主點和節(jié)點；.按比例繪出透鏡組的主點、節(jié)點和焦點的位置。教學重點與難點：透鏡組物方和像方節(jié)點的測量是重點，透鏡組基點的繪制是難點。

教學過程：1.課前復習:薄透鏡組合成的共軸球面系統(tǒng)的物、像位置的高斯公式，f1系統(tǒng)的像方焦距，p物距，p像距。物距由第一主面量到物的距離,像距從第二主面量到像的距離。(1,-2)共軸球面系統(tǒng)的物、像位置的牛頓公式,(1,-2)xx'=ff（f=-f'）共軸球面系統(tǒng)的基點、基面的特性:（1）主點和主面。主點是橫向放大率。=+1的一對共軛點（H、H'），第一主面和第二主面（MH、MH）。（2）節(jié)點和節(jié)面。節(jié)點是角放大率丫=+1的一對共軛點，光從第一節(jié)點N入射，出射光必從第二節(jié)點N'出來，并與N的入射光平行。當共軸球面系統(tǒng)處于同一媒質(zhì)中時，兩主點分別與兩節(jié)點重合；兩主面分別與兩（3）焦點和焦面。像方焦點F，，像方焦面，像方焦距f'（第二主點H'到像方焦點F'的距離）；物方焦點F，物方焦面，物方焦距f（第一主點H到物方焦點F的距離）。兩透鏡之間的距離為d，TOC\o"1-5"\h\z它們的像方焦距分別為f:和f2'，透鏡組的物方1 2兩透鏡之間的距離為d，和像方焦距分別為,f'=Tff—,f=~f (1-3)(f+f)-d1 9

t光線自左向右，當f>0時，F(xiàn)在H的右邊；當fV0時，F(xiàn)在H的左邊。物方和像方主點位置分別為，?i=-4^-?i=-4^-,

(f+f)-d1 2?-'_ -fdl= 1 21 ,(f+f)-d

1 2計算時注意，l'從第二透鏡的光心量起,(1-4)(1-5)l從第一透鏡的光心量起。當H點的位置與l值的正負l>0時，H位于上之右；i'v0時，HH點的位置與l值的正負關(guān)系同H點。（4）透鏡組節(jié)點的位置根據(jù)節(jié)點的定義，一束平行光軸的入射光，經(jīng)透鏡后相交于主軸上的焦點F（像點Q）。若入射的平行光束方向不變，而系統(tǒng)繞著第二節(jié)點N'（主點H'）稍稍轉(zhuǎn)動一個角度6，像的位置仍然在原主軸的Q點（像的位置不變）；若系統(tǒng)的轉(zhuǎn)軸不通過節(jié)點，系統(tǒng)轉(zhuǎn)動時，像點Q也隨之轉(zhuǎn)動。上述原理為我們提供了一種測定節(jié)點（同時也是主點）的方法。實驗時，我們把透鏡組放在測節(jié)器的U形槽上，一次次地改變它在槽上的位置，每改變一次就轉(zhuǎn)動U形槽試試，直至轉(zhuǎn)動U形槽屏上的像不發(fā)生移動（改變透鏡組的位置時，像屏的位置也應隨著改變，保持成像清晰）。此時，U形槽的轉(zhuǎn)軸必然通過透鏡組的節(jié)點N'。于是，在測節(jié)儀上可以直接讀取從上的光心到第二主點H的距離l及像方焦距 f'。2ai'-i透鏡組基點位宣的示意圖(5)儀器LKF-2型測節(jié)儀包括測節(jié)器和基座兩個部分?；弦来畏庞校孩賻炜s臂的光源光凳，插有燈管，會聚透鏡；②測節(jié)器光凳，插有測節(jié)器;③帶轉(zhuǎn)臂的像屏光凳，可插直光屏和橫光屏。測節(jié)器部分有：①上下兩層的測節(jié)器座，上層通過轉(zhuǎn)軸及軸承跟下層相連，可轉(zhuǎn)動180°,側(cè)面刻有軸線標志，供測定節(jié)點位置用；②U形槽安裝在上層測節(jié)器的頂面，可拆卸，可左右移動；③帶鏡座的透鏡和連接筒，用來組裝透鏡組。.講授新課:實驗內(nèi)容及要求(教師示范與分析)(1)調(diào)節(jié)儀器的水平。先調(diào)橫向水平，測節(jié)器旋轉(zhuǎn) 90°再調(diào)，反復調(diào)整，直至水平。(2)調(diào)出平行光。帶鏡座的平面鏡放U形槽上，接通電源，調(diào)節(jié)燈管和會聚透鏡，使與平面鏡共軸。再調(diào)節(jié)燈管前后位置及左右方位，使物標的反射像落在物標上。最后仔細調(diào)節(jié)燈管前后位置使物標的反射像最清晰。(3)用70mm長的連接筒及焦距為f=100mm,f=280mm透鏡組成透鏡組,在測節(jié)儀上測出H'、F'的位置(重復三次)；然后將U形槽旋轉(zhuǎn)180°

測出H、F位置（重復三次），與算出的l'、f及l(fā)、f值比較；計算百分誤差；按比例畫出透鏡組各基點及透鏡的位置圖形。（4）同上，用fD=100mm，f：=-150mm，連接筒用35mm（透鏡座上標有字母A，D，F(xiàn)，其焦距分別為f=-150mm，f=100mm，f=280mm）。A D f【注意事項】（2）l（2）l、f及l(fā)、的左右位置確定。f的正負由實驗中的H,、F及H、F點在透鏡L1、LU形槽旋轉(zhuǎn)了180°后，左右顛倒了，正負符號應特別注意?。、佟綝（L1）（①【D（L1）（L）】

2ff=(f+f-d

D F 1Jfd_100x280 =90.3mm(100+280)-70100x70(ff-d-(100+280)-70DF 1=22.6mm由計算可知②【A（L）? _由計算可知②【A（L）? _f=-f=2 2ff=(f+f_d-A D 2J一fd_(-150)x100(-150+100)-35=176*5mm(-150)x35(f，+f，)-d-(-150+100)-35AD 2=61.8mm_ /= -fd =(-280)x70=_632mTOC\o"1-5"\h\z1=(f，+f1-d-(100+280)-70= ?DF 1I*JC ―I T 、A— T,11V0,H位于L2之左側(cè)；11>0,H位于L1之右側(cè)。fD(L2)】TOC\o"1-5"\h\z_ _,' -fd (-100)x35l= .J. = =41.2mm2(f，+f')2_d (-150+100)-35AD 2、A一t T 7n一 T由計算可知，11>0,H位于L2之右側(cè)；11>0,H位于L1之右側(cè)。

國1~2匕和1^透鏡組芬基點位置的小,意圖圖1'-3La和Ld透鏡組各基點位置的示意圖.課程小結(jié)：（1）測量透鏡組L1和L2的焦距f和，時，應仔細調(diào)節(jié)儀器的水平和平行光的獲得。（2）測量透鏡組L1和L2的主點和節(jié)點，要注意正負號的判別和做好數(shù)據(jù)的記錄。（3）用作圖紙按比例繪出透鏡組的主點、節(jié)點和焦點的位置。教學方式及教學方法：分組實驗教學，學生操作與教師個別輔導。作業(yè)及課外訓練：撰寫實驗報告，預習選做實驗二，并寫出預習報告。

、、九rL、、九rL業(yè)學時數(shù)選做實驗二液體及透明固體折射率的測定教學目的和要求：.掌握用用讀數(shù)顯微鏡測量折射率的方法;.掌握用阿貝折射儀測量折射率的方法。教學基本內(nèi)容：.液體折射率的測定;.固體折射率的測定;教學重點與難點：阿貝折射儀的調(diào)節(jié)是重點，讀數(shù)方法是難點。教學過程:1.課前復習:(1)用讀數(shù)顯微鏡測平行玻璃板的折射率如圖2,-1,某物點的位置在P點處，若在該物點上放置一厚度為D,折射率為n的平行玻璃板，由于玻璃板的折射，物點的像將落在Q點處。根據(jù)成像原理，P、Q兩點的距離T為_i 1_1、T=PQ=D(1一-)n(2'-1)整理后，可得玻璃的折射率,圖2'—1測平行玻璃板折射率(2,-2)用移測顯微鏡讀出物點的真實位置P,放上平行玻璃板后，測出物點像的位置Q,再測出玻璃板的厚度D,用式(2,-2)計算平行玻璃板的折射率n。(2)用阿貝折射儀測液體的折射率折射率為〃的待測物質(zhì)放在已知折射率為〃1的直角棱鏡的折射面上，且篦＜n。折射角i為臨界角，滿足關(guān)系式，sini=— （2'-1）cn

i光線I射到AC面，再折射進入空氣，在AC面上的入射角為打，折射角為甲，sinq=n1sinw （2'-2）除掠射光線i夕卜，其它光線（如光線n）在ab面上的入射角均小于兀/2。經(jīng)三棱鏡折射后進入空氣時，都在光線I，的左側(cè)。當用望遠鏡對準出射光線觀察時，視場中將看到以「為分界線的一半明一半暗的區(qū)域（見圖2，—2）。(2'-3)(2'-4)當三棱鏡的角A大于角i時，A、i0和(2'-3)(2'-4)A=i+w

c由式(2,-1)、(2,-2)和(2,-3)得,n=sinA—n--sin29-cosA?sin中若A=90，上式簡化為，n=vn2-sin2中(2,-5)已知n1，測出?角，就可以算出待測物質(zhì)的折射率n。sin?sinv= ,cosv=\1-sin2v=,1-n1 1sin2?

n212.講授新課:sini=sin(A土V)c=sinA-cosv±cosA-sinvn=sinA?.1一n1 1sin2?, .si