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    物理光学梁铨廷第五版答案 物理光学

    时间:2020-02-05 08:24:46 来源:柠檬阅读网 本文已影响 柠檬阅读网手机站

       

       

       

       

       

    物  理  光  学  

    实验指导书  

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

    武汉理工大学信息学院电子科学与技术系  

       

       

       

       

       

       

       

       

       

    目   录  

       

    实验一 菲涅耳双面镜干涉……………………………………………1  

    实验二 菲涅耳圆孔衍射……………………………………………… 5  

    实验三 夫朗和费单缝衍射……………………………………………8  

    实验四 衍射光栅分光特性测量……………………………………12  

    实验五 阿贝成像原理和空间滤波…………………………………16  

    实验六 偏振光综合实验……………………………………………19  


    实验一  菲涅耳双面镜干涉  

    一、实验目的  

    1、观察菲涅尔双面镜产生的双光束干涉现象,进一步理解产生干涉的条件;
      

    2、掌握干涉光路的调节方法;
      

    3、掌握用双面镜干涉原理测定光波波长的方法。  

    二、实验装置  

    1:钠灯(加圆孔光阑)  

    2:透镜(f=50nm)  

    3:三维架(SZ-07)  

    4:可调狭缝  

    5:二维干版架(SZ­-18)  

    6-7:菲涅耳双面镜及镜架  

    8:测微目镜架(SZ-36)  

    9:测微目镜  

    10:二维平移底座(SZ-02)  

    11:三维平移底座(SZ-01)  

    12:升降调整座(SZ-03)  

    13:二维平移底座(SZ-02)  

    三、实验原理  

    1.菲涅尔双面镜工作测量原理  

    如果两列频率相同的光波沿着几乎相同的方向传播,并且这两列光波的位相差不随时间而变化,那么在两列光波相交的区域内,光强的分布不是均匀的,而是在某些地方表现为加强,在另一些地方表现为减弱(甚至可能为零),这种现象称为光的干涉。菲涅尔双面镜干涉的基本原理如下:  

    菲涅尔双面镜由两块夹角很小的反射镜                                            组成,如图1.1所示,由点光源S发出的光波受不透明光屏K阻挡,不能直接到达屏幕E上,光波经          反射被分为两束相干光波,它们投射到E上产生干涉条纹。从双面镜反射的两束相干光可以看作是从S在双面镜中形成的两个虚像          发出的,因而          相当于一对相干光源。          的位置可按照反射定律确定。设双面镜交线在图中的投影是O点,     ,则     ,所以     的垂直平分线也通过O点。因此     之间的距离为

                                        (1.1)

    式(1.1)中     为双面镜          的夹角。在确定了相干光源          的位置之后,即可利用(1)式计算屏幕上的干涉条纹。由于双面镜夹角很小,所以d也很小,这样在屏幕上可得到间距较大的干涉直条纹。

    d代表两虚光源          间的距离,D为虚光源所在的平面(近似地在光源狭缝S的平面内)至观察屏E的距离,且     ,任意两条相邻的亮(或暗)条纹间的距离为ΔX,根据分振幅法干涉的计算公式可以得到,实验所用激光器的波长     可由下式表示:  

                                         (1.2)  

       

        

    图1.1 菲涅尔双面镜装置图  

    式(1.2)表明,只要测出dl和ΔX,就可算出光波波长。

    由于干涉条纹宽度ΔX很小,必须使用测微目镜进行测量.两虚光源间的距离d,可用一已知焦距为f的会聚透镜L,置于双棱镜与测微目镜之间,由透镜两次成像法求得.只要使测微目镜到狭缝的距离大于 4f ,前后移动透镜,就可以在透镜的两个不同位置上从测微目镜中看到两虚光源          经透镜所成的实像,其中之一为放大的实像,另一个为缩小的实像.如果分别测得两放大像的间距     ,和两缩小像的间距     ,则根据式(1.3)  

                                        (1.3)  

    即可求得两虚光源之间的距离d。  

    2.测微目镜的读数  

    测微目镜分为物镜和目镜两大部分,入射光线通过物镜成像在分划板上,分划板上的刻线共有8格,如图1.2所示。分划板上每一大格的距离为 1mm ,手轮上的测微旋钮一共50格,测微旋钮每转动一圈,分划板上的游标刻线叉丝走过的距离为一大格,所以,测微旋钮的每一小格对应 0.02mm 。  

        

    图1.2 测微目镜分划板结构图  

    四、实验光路  

          

    图1.3 菲涅尔双面镜干涉实验光路图  

    五、实验步骤  

    1.调节光路  

     (1)实验光路按图1.3所示,用目视粗略地调整光具座上各元件中心等高、共轴,并使双面镜的底面与系统的光轴垂直,棱脊和狭缝的取向大体平行。  

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