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光学实验基础知识主要内容课程背景光学实验课,学习的重点是学习和掌握光学实验的基本知识、基本方法以及培养基本实验技能,研究一些基本的光学现象,加强对经典光学理论的理解,提高对实验方法和技术的认识。(一)基本物理量的测量方法基本物理量:透镜的焦距、基点、曲率半径,介质折射率、溶液浓度、光波波长、光栅常量等。测量方法:焦距测量:物距像距法、二次成像法、自准直法、辅助透镜法折射率测量:最小偏向角法、掠入射法光波波长测量:双棱镜干涉法、迈克尔逊干涉法、透射光栅法溶液浓度测量:旋光法偏振光分析、单色仪定标加深理论—掌握方法—观察现象—分析现象(二)常用光学仪器的使用常用仪器:光具座、测微目镜、望远镜、分光计、干涉仪、摄谱仪等。了解仪器的构造原理及正常使用状态,调节到正常使用状态的方法,操作要求,注意事项,并具有较好的操作技能。(三)学习分析光学实验中的基本光路自准直光路、分光光路、助视放大光路、恒偏向光路。(四)继续学习分析误差的方法和提高对实验数据的处理能力提高对实验数据的处理能力和实验结果误差原因的分析水平,正确表达和评价实验结果,分析误差产生的原因以及减小实验误差。二、光学实验的特点三、光学实验遵循的原则4、手拿光学元器件时切忌用手触摸“工作面”,如果必须拿光学元器件时只能拿它的非工作的“磨砂面”,例如透镜的外圆磨砂面,棱镜的上下底面,柱面镜的上下磨砂面,否则因人手的“汗迹”会腐蚀光学面造成永久的损坏;5、如发现光学元器件的工作面有灰尘,要用专用的干燥脱脂棉轻轻擦拭或用橡皮球吹去,绝对不能用嘴去吹;6、若发现光学表面上已被轻微污染或有较轻的印记,可以用清洁的镜头纸轻轻拂去,擦试时不能加太大的压力以免光学表面被划伤,更不能用普通纸、手帕、毛巾或衣物等进行擦拭;7、进行光学实验时尽量避免说话,防止口水、唾液或其它液体溅落到光学面,造成光学面的化学损伤;8、在对光学仪器或光学系统进行调整时,要耐心细致,边调整,边观察,动作要轻、柔、慢,切忌粗鲁与盲目操作;9、千万要注意在做实验的过程中观察与分析实验过程与现象,尤其是出现与预期现象反常的特殊现象,应及时将现象记录或存储下来,向指导教师请教或分析;10、使用完仪器设备后应当及时整理,放回原处或加罩防护,防止灰尘污染。四、光学实验的观测方法五、基本光路2.3.(二)三棱镜分光光路(三)光栅分光光路六、基本光学仪器的使用将各种光学元件(透镜、面镜等等)组合成特定的光学系统,运用这些光学系统成像时,要想获得优良的像,必须保持光束的同心结构,即要求该光学系统符合或接近理想光学系统的条件,这样,物方空间的任一物点,经过该系统成像时,在像方空间必有唯一的共轭像点存在,而且符合各种理论计算公式。为此,在光具座上调节光学系统,必须满足以下几点。1.光具座水平调节光具座底角的水平调节螺钉(借助水平尺),使光具座水平。2.共轴调节光学系统中各光学元件的光轴,使之共轴。并让物体发出的成像光束满足近轴光线的要求。3.等高因为成像公式中的各段距离,都是指光学系统光轴上的距离,所以要从光具座轨道上的读数求出符合实际的距离,必须做到光学系统的光轴和光具座道轨的基线平行——简称等高。调节光学系统各元件的共轴等高,是光学实验中的一项基本要求,必须很好掌握,一般的调节可分粗调和细调两步进行。(1)粗调(2)细调(二)分光计1.分光计的构造1,狭缝装置2,狭缝装置锁紧螺丝3,准直管4,制动架5,载物台6,载物台调平螺丝7,载物台锁紧螺丝8,望远镜9,望远镜锁紧螺丝10,阿贝式自准直目镜11,目镜视度调节手轮12,望远镜光轴高低调节螺丝13,望远镜光轴水平调节螺丝14,支臂15,望远镜微调螺丝16,望远镜止动螺丝17,转轴与度盘止动螺丝18,制动架19,底座20,转座21,度盘22,游标盘23,支柱24,游标盘微调螺丝25,游标盘止动螺丝26,准直管光轴水平调节螺丝27,准直管光轴高低调节螺丝28,狭缝宽度调节手轮2.分光计的调节2)用自准直法将望远镜调焦到无穷远载物盘水平、望远镜俯仰调节的特例观察不到反射像的原因用光路图表示为若偏斜不严重,由图(2)若望远镜上偏:棱镜下偏:若棱镜上偏:偏心差测三棱镜顶角A=(α2-α1+β2-β1)/4(三)测微目镜(1)要确定目镜的准确度及鼓轮转动读数增大的方向,并选取合适的初始点;(2)一次测量中鼓轮只能单向移动,不能中途倒转;(3)干涉条纹应与竖直双线平行无视差;(4)到达刻度线零点后,应立即返回,以免损坏测微目镜。(四)测移显微镜(1)测量时,要先调好目镜和物镜。(2)测量时应使一根十字叉丝与显微镜的目镜移动方向垂直。(3)为减小回程误差,应单