实验1 光的直线传播规律
报告⼈刘云鹏同组实验者⽆时间未知实验⽬的:
1.验证光的直线传播规律2.了解照相机的基本原理
⼀、实验仪器制作过程及成品描述(详细)
1.⽤纸卷两个略有⼤⼩不同的圆筒,刚好够相互套⼊;2.涂⿊期内表⾯保证不透光且⽆内表⾯反射;
3.将⼤的圆筒⼀端⽤⿊⾊电⼯胶带封闭,并戳⼀个针孔,在⼩的圆筒⼀端贴⼀张薄的⽩纸作观察屏;4.完成的观察器由粗细两伸缩圆柱筒构成,⽩纸上有倒像。⼆、实验原理:(简略叙述)
⼩孔相机运⽤光的直线传播原理,⼀个极⼩的孔将远处传来的光限制成为⼀束及细光线,物体上不同部位发出的光线通过⼩孔到达屏幕成像;在光具座上,设置相应试验系统,验证分析⼩孔成像。三、实验步骤及现象(详细)步骤:1.制作⼩孔成像实验装置;
2.在光具座上依次放置光源,物屏,⼩孔成像,测量显微镜等,观察物屏上的图案在⼩孔后纸屏上的位置和⼤⼩,并⽤测量显微镜测量物,像,⼩孔间的距离和物象⼤⼩关系;
现象:物体或观察屏距⼩孔越远像越模糊,观察屏距⼩孔越远像越⼤,越模糊。四、⾃问⾃答
⼩孔成像有“景深”问题吗,为什么?
⼩孔成像⽆“景深”问题,因为其成像为光沿直线传播原理,⽽⾮透镜改变光路实现会聚的原理。实验2 三棱镜的⾓度与⾊散测量
报告⼈刘云鹏同组实验者蒿岭,于振华时间2014.9.2实验⽬的:
1.了解分光仪的构造原理,学会正确使⽤分光仪2.掌握棱镜⾓度测试的原理和⽅法3.了解光的折射与棱镜⾊散现象
⼀、实验仪器:(仪器名称及仪器编号、样品描述)分光仪,反光镜,三棱镜⼆、实验原理:(简略叙述)1.⾓度测量原理:
⽤分光仪测量棱镜顶⾓采取两种⽅法
⽤调好的望远镜对准夹棱镜顶⾓的两个⾯,使得返回的⼗字像在分划板上重合,记录下望远镜的两个⾓度读数,望远镜转过的⾓度与顶⾓互补。2.最⼩偏向⾓法原理:
如图,P为顶点,两边是折射⾯,夹⾓α作三棱镜的顶⾓。光线由AB⼊射,经过
两次折射沿DE ⽅向射出,AB 与DE 夹⾓为δ偏向⾓δ=∠FBD+∠FDB=1I -'2I -α,因为顶⾓α='1I -2I ,δ具有最⼩值,当且仅当1I ='2I 时,此时⼊射光和出射光的⽅向相对于三棱镜是对称的,由2α
sin 2δαsin m n =+,因此,测出α,m δ,即可求三棱镜对该光折射率n 。三、分光计调整过程及其涉及的光学、机械原理(详细)
调望远镜对向⽆穷远,此时反射镜应正直地放在物台上。放反射镜时应使反射⾯压住⼀只⽀撑螺钉,且与另两只⽀撑螺钉的连线垂直,
调望远镜光轴垂直于仪器转轴;调望远镜的竖分划板平⾏于仪器转轴,应⽤表⾯平⾏与仪器转轴的反射镜检验,当反射镜稍稍转动时若⼩⼗字孔的反射像始终沿分划板上⽅的横线移动,表明已经调好,否则要转动⽬镜筒,把望远镜分化转正,转动时必须先松开定位螺钉调节时绝不能破坏调焦状态(分划板只能旋转,不能前后移动)
⽤望远镜校准平⾏光管。⾸先转平⾏光管狭缝(先松开定位螺钉)⾄⽔平状态,调俯仰⾄缝像(此时的像并不要很清晰)与望远镜⾃准直分化的中央横线等⾼,然后转成竖直,调狭缝前后位置⾄出射平⾏光,且使狭缝像与望远镜竖分划平⾏⽆视差,最后锁紧定位螺钉。
调狭缝的宽,使缝像约等于分划竖线宽度的3倍。在此三步中都要⽤到反射镜,为了便于调整仰俯,反射镜⾯和物台的两个⽀撑螺钉连线垂直是⾮常必要的。在每⼀步调解中应严格分清谁是标准,谁被校准,千万不要不经意地调动已处于标准状态的零部件。 四、⾊散及⾓度测量过程中的现象(详细)
将三棱镜置于载物台上,并使三棱镜折射⾯的法线与平⾏光管轴线夹⾓约为60°。⽤光源照亮狭缝,根据折射定律判断折射光的出射⽅向。先⽤眼睛在此⽅向观察,可看到平⾏的彩⾊谱线,然后慢慢转动载物台,同时注意谱线的移动情况,转动载物台时,使望远镜⼀直跟踪谱线,在该谱线逆转移动时,拧紧游标盘制动螺丝,调节游标盘制动螺丝,找到最⼩偏向⾓的位置。本实验由于时间关系未能测出最⼩偏向⾓。五、⾃问⾃答
1.在调整分光仪时,为什么⼗字光标不能对准分划板刻度线中⼼?
因为⼗字光标为像,⽽对应的物在分划板刻度线中⼼之下,要保证反射镜竖直,⼗字光标就必须出现在分划板刻度线中⼼以上。
2.在调整好后为什么要使眼睛左右晃动?为保证⼗字光标在望远镜物镜焦平⾯上。3.为什么要调整棱镜的棱线与转台轴平⾏?
保证在测量最⼩偏向⾓时转动载物台谱线不会从视野⾥消失。实验3 望远镜的分解与结合
报告⼈刘云鹏同组实验者蒿岭,于振华时间2014.9.2实验⽬的:
1.了解双眼仪器的构造原理及主要光学零件组成及功能(⽬镜、物镜、棱镜)2.学习望远镜的装配调整
3.掌握光学零件的擦拭、清洁⽅法⼀、对实验⼯具、样品的描述螺丝⼑,零散的望远镜零部件
⼆、实验原理:(简略叙述望远镜的光学与机械结构原理、调整原理)望远镜由物镜⽬镜,转向棱镜构成,通过调整⽬镜位置可调焦三、望远镜分解与结合过程的描述(需要详细过程,图⽂并茂)
1.⽬镜零件
2.组装好的⽬镜物镜,其他零件
3.组装⽬镜物镜和望远镜主体⽀架
4.组装好的望远镜
四、普通望远镜与测量望远镜⽐较及其涉及的光学、机械原理:
测量望远镜在普通望远镜基础上采⽤“物⽅远⼼光路”,即孔径光阑位于物镜像⽅焦⾯,⼊瞳位于⽆穷远,轴外点主光线平⾏于光轴。这样消除由于物平⾯位置不准确所引起的测量误差。五、⾃问⾃答
1.望远镜成像模糊是什么原因?
可能是镜头有污物,焦距未调好,也可能是透镜组本⾝的质量问题。2.光学零件的清洁需要那些⼯具?应该注意些什么?棉球,酒精,⼄醚,甲醇
使⽤时远离⽕源;在清洗光学仪器前,从⼿指上取下戒指等收拾,仔细洗⼿以去除⽪肤油脂,并戴上⼿套,同时避免划伤划伤表⾯。实验4 光具座的使⽤
报告⼈ 刘云鹏 同组实验者 胡捷 时间 2014.9.3 实验⽬的:
1. 学习光具座的使⽤;
2. 掌握薄透镜焦距的简单测量⽅法
⼀、实验仪器:(仪器名称及仪器编号、样品描述)
光具座,成像透镜,物体,平⾏光管,屏幕 ⼆、实验原理:(简略叙述)
位移法测薄透镜焦距: 实物y 和光屏之间距离A ⼤于成像透镜焦距'f 的四倍时,分别找到成倒⽴放⼤实像和倒⽴缩⼩实像的两个透镜的位置。若透镜两个位置间距为d ,则待测成像透镜的焦距'f 为Ad A f 4)(22'-=
三、实验步骤及现象(详细):
点亮光源,调整实物到光屏间距⼤于四倍透镜焦距,并测出这段距离A ,左右滑动透镜分别⾄两个成像清晰的位置。现象:其中⼀个为倒⽴放⼤实像,另⼀个为倒⽴缩⼩实像,并记录两处的位置d 。重复多次。四、实验数据记录(单位:cm)
五、⾃问⾃答
1.物与屏放置位置在4倍焦距上可以成像吗?
经后期实验,当物与屏相距正好4倍焦距时,像会发⽣连续变化,⽆法得到距离d.2.光具座的精确度可以保证吗?
很明显不可以,所以需要多次测量取平均值。实验5 望远系统参数测量
报告⼈刘云鹏同组实验者胡捷时间2014.9.3实验⽬的:
1.学习测量显微镜的使⽤。
2.了解望远系统的⼊瞳、出瞳及出瞳距的基本概念及测量⽅法。3.掌握望远系统放⼤率的测量⽅法。
⼀、实验仪器:(仪器名称及仪器编号、样品描述)测量显微镜,望远镜,平⾏光管,光具座⼆、实验原理:(简略叙述)
出瞳测量'D:在平⾏光源下将望远镜调焦⾄⽆穷远,利⽤测量显微镜分划板刻线量出⽬镜中所见亮斑直径即为出瞳⼤⼩。出瞳距测量:测量显微镜观察到清晰的亮斑到望远镜⽬镜后表⾯花纹的距离。测量显微镜的使⽤:旋转⽬镜外沿调焦,⽬镜内分划板单位1mm。三、实验步骤及现象(详细):
点亮平⾏光管,现象:在显微镜中观察到亮斑。适当前后调节显微镜,使得亮斑清晰,并记下此时显微镜光具座位置A。旋转⿎轮,使与分划板刻度垂直的标线相切于光斑右侧,读出标线右侧的刻度值加上⿎轮数值(估读⼀位)即为标线初始位置C,再将标线调⾄光斑左相切,同理读出此处标线位置D,两次标线位置相减即为出瞳⼤⼩。再次调节显微镜光具座直⾄可以清晰观察到望远镜后表⾯的划痕灰尘,记下此时显微镜光具座位置B。出瞳距'P=A-B 。以上实验重复三次求平均值。实验数据:(单位:mm)
四、⾃问⾃答
你怎样证明望远镜物镜镜框内径就是⼊射光瞳D⼊
⽤测量显微镜测得明亮光斑直径与望远镜物镜内直径相同,可以证明。
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