光學(xué)實(shí)驗(yàn)中的基本測(cè)量?jī)x器

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1、光學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本知識(shí)光學(xué)實(shí)驗(yàn)與之前學(xué)過(guò)的力學(xué)、電磁學(xué)實(shí)驗(yàn)相比，有自身特別之處。光學(xué)實(shí)驗(yàn)要求與理論的聯(lián)系更為緊密。在理論的指導(dǎo)下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析，儀器的調(diào)節(jié)、操作；同時(shí)，光學(xué)理論課程的學(xué)習(xí)，也必須通過(guò)實(shí)驗(yàn)的觀察測(cè)量，才能夠更好的理解。光學(xué)系統(tǒng)是非常復(fù)雜和精密的，它們都是由一些通用性很強(qiáng)的光學(xué)元器件組成，掌握一些常用的光學(xué)元器件的結(jié)構(gòu)、性能，特點(diǎn)及使用方法，對(duì)以后正確使用光學(xué)元器件有重要的作用?？偟囊笫峭ㄟ^(guò)光學(xué)實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，能夠正確地使用基本光學(xué)儀器，如分光儀，光具座，干涉儀等；能夠掌握光學(xué)實(shí)驗(yàn)的光路調(diào)整及基本光學(xué)量(如折射率，焦距，波長(zhǎng)等)的

2、測(cè)量方法；同時(shí)還要能正確使用一些常用的光源，如鈉燈，汞燈及氦氖激光等。一、基本常識(shí)1.取放光學(xué)儀器的零件時(shí)動(dòng)作要輕巧，各僅器，零件及用具都應(yīng)放在妥當(dāng)?shù)牡胤剑悦夂诎抵信龅舳鴵p壞。2.所有光學(xué)鏡片(透鏡、平面鏡、棱鏡、光柵、波片、偏振片、分光鏡等等)都是十分光滑的，要愛(ài)護(hù)，切忌用手及硬物觸碰。取放光學(xué)元件時(shí)，只能拿住其毛邊或毛面，需要清潔時(shí)必須用專用鏡頭紙擦拭。3.玻璃元件比較脆弱又很貴重，使用時(shí)應(yīng)避免碰撞，迭落。4.光學(xué)儀器都很比較精密，為了不損傷儀器，一定要掌握使用方法后再動(dòng)手調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)時(shí)動(dòng)作應(yīng)輕巧緩慢，用于固定鏡片的鎖緊螺釘和調(diào)節(jié)螺釘要

3、輕扭。5.白熾燈是復(fù)色光源（白光－由紅、澄、黃、綠、青、藍(lán)、紫色光混合而成）；汞燈是由部分線狀譜的光混合成的復(fù)色光源；鈉燈是準(zhǔn)單色光源（有兩條非常相近的波長(zhǎng)），可用于干涉實(shí)驗(yàn)的光源，只是光強(qiáng)較弱不方便觀測(cè)；激光是單色光源（一種波長(zhǎng)），是用于干涉實(shí)驗(yàn)的理想光源。二、基本知識(shí)1.部分光學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器（如：分光計(jì)、邁克爾遜干涉儀、讀數(shù)顯微鏡、棱鏡攝譜儀），可以用來(lái)做多種測(cè)試實(shí)驗(yàn)。分光計(jì)可以用于三棱鏡的頂角角度測(cè)量，某一波長(zhǎng)的色散及色散曲線（n-λ曲線）測(cè)量，光譜觀測(cè)及光柵衍射，某透明體的折射率測(cè)量等等。實(shí)驗(yàn)用光源有汞燈、鈉燈或激光器。邁克爾遜干涉儀可

4、以用于未知激光波長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)測(cè)量，微小長(zhǎng)度和位移的測(cè)量，當(dāng)用平行光入射時(shí)，還可以進(jìn)行面形、面形變、氣體折射率或溫度場(chǎng)的實(shí)驗(yàn)觀測(cè)。讀數(shù)顯微鏡以鈉燈為光源可以進(jìn)行微小尺寸、球面半徑的測(cè)量，固體熱脹系數(shù)、液體折射率等的測(cè)量。2.在光具座上可以進(jìn)行的光學(xué)實(shí)驗(yàn)有：薄透鏡的焦距測(cè)定，典型光學(xué)系統(tǒng)（顯微鏡、望遠(yuǎn)鏡）的設(shè)計(jì)，偏振現(xiàn)象的觀測(cè)，雙棱鏡的干涉、激光或鈉光燈的波長(zhǎng)測(cè)量等。3.在光學(xué)平臺(tái)上可以進(jìn)行各種各樣的光學(xué)實(shí)驗(yàn)，除上述的各種光學(xué)實(shí)驗(yàn)外，還可以進(jìn)行許多設(shè)計(jì)性和研究性的實(shí)驗(yàn)、全息干涉測(cè)量或全息照相實(shí)驗(yàn)。4.全息照相分為兩個(gè)步驟：全息記錄和再現(xiàn)。從物理角度

5、說(shuō)，全息記錄是兩束光（物光和參考光）的干涉圖樣的拍攝和沖洗；全息再現(xiàn)是通過(guò)干涉圖片產(chǎn)生的衍射圖像。5.在所有干涉類的實(shí)驗(yàn)中，防震是最基本的要求，其次，根據(jù)光的時(shí)間相干性，進(jìn)行干涉的兩束激光（或鈉光）只能從一個(gè)光源分出（分振幅或分波面），且兩束光的光程差不能太大。三、光學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器概述:主要含：激光光源，光學(xué)元件，觀察屏或信息記錄介質(zhì)1.激光光源;激光器即Laser(LightAmplificationbystimulatedemissionofradiation)，原意是利用受激輻射實(shí)現(xiàn)光的放大．然而實(shí)際上的激光器,一般不是放大器,而是振蕩器

6、,即利用受激輻射實(shí)現(xiàn)光的振蕩,或產(chǎn)生相干光。圖1標(biāo)有安培表和電壓表激光器示意圖（He－Ne激光）.Anode正極cathode負(fù)極dcpowersupply直流電壓源dischargetube增益管mirror反光鏡brewsterwindow布儒斯特窗1960年,梅曼制成了世界上第一臺(tái)紅寶石激光器.而現(xiàn)在被廣泛用于各行各業(yè)。激光的特性:(1)高度的相干性(2)光束按高斯分布激光器的分類:(1)氣體激光器——He-Ne激光器,Ar離子激光器(2)液體激光器——染料激光器(3)固體激光器——半導(dǎo)體激光器,紅寶石激光器實(shí)驗(yàn)中常用的激光器是氣體型

7、He-Ne內(nèi)腔式激光器,波長(zhǎng)為632.8nm的紅光，功率2mW。個(gè)別實(shí)驗(yàn)中還會(huì)用到半導(dǎo)體激光器。2、用于光學(xué)實(shí)驗(yàn)的元件一般包括：防震平臺(tái)、分束鏡、擴(kuò)束鏡、反射鏡、成像透鏡、準(zhǔn)直鏡、多自由度微調(diào)器、可變光欄、傅立葉變換透鏡、觀察屏等部件。如果是全息實(shí)驗(yàn)還需要快門(mén)、干版架、記錄干版、自動(dòng)曝光和顯定影定時(shí)器等。⑴防震平臺(tái)光學(xué)實(shí)驗(yàn)需要一個(gè)穩(wěn)定的防震平臺(tái)。特別是全息圖制作實(shí)驗(yàn)，記錄的是參考波和物光波干涉條紋，如果在曝光過(guò)程中因?yàn)檎駝?dòng)導(dǎo)致兩光波有變化，就會(huì)影響干涉條紋的調(diào)制度。通常要求該光波的振動(dòng)變化小于十分之一個(gè)波長(zhǎng)。因此使用防震平臺(tái)是很有必要的，同

8、時(shí)記錄全息圖時(shí)室內(nèi)不要通風(fēng)，工作人員不要大聲講話，操作時(shí)保持身體離開(kāi)工作臺(tái)有一定距離。⑵光學(xué)元件①分束鏡:分束鏡是將激光束分為兩束，在干涉類實(shí)驗(yàn)中可產(chǎn)生兩束有一定夾角的相干光，在