基础光学实验装置实验指导书

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1、目录实验一单缝衍射实验观测及激光波长测量3实验二夫琅和费双缝干涉实验6实验三光栅衍射实验及色散特性研究9实验四光的偏振及光在冰洲石中的传播特性观测11实验五夫琅和费圆孔衍射实验19实验六LD/LED光谱特性研究20实验七溶液浓度分析及折射率测量22实验八光源发射光谱和激光染料吸收光谱测量2426一、产品介绍：光学是一门古老的学科，在人们探索光的本质的过程中，光学得到不断的发展。光学的发展大体上可划分为几何光学、波动光学和量子光学三个阶段。1801年，托马斯·杨的双缝干涉实验获得了光具有波动性的有力证

2、据，从此光学由几何光学时代进入到波动光学时代，1864年麦克斯韦建立了光的电磁理论，电、磁、光实现了大统一。1905年爱因斯坦提出光子假设，很好地解释了光电效应现象，从此光学进入到量子光学时代。1960年第一台激光器在美国诞生，从此光学进入到飞速发展的时代。激光测量，激光制导，非线性光学，全息光学，光信息处理，光计算机等与“光”相联系的学科不断涌现，光学继电子学之后成为又一个最引人瞩目的科学分支。本实验装置设置了几个基础内容：单缝衍射，双缝衍射，光栅以及光的偏振等，以期实验者在实验之后对光的干涉、衍

3、射和偏振现象及其规律和测量方法有所了解；并设置了若干个扩展内容，学生可以根据现有仪器和各种附件，自己设计和组装测量仪器完成扩展内容，还可以利用给出的仪器和附件选做一些自主探索和研究性的光学实验，丰富自己的实践经验，提高科学思维能力和实验的动手能力。二、光学实验注意事项：在进行光学实验前必须对实验中经常用到的基础知识、操作方法和调试技巧进行学习，以便更快地入手实验和避免因操作不当而造成光学元器件的不可修复性损坏。尤其对于初学光学者更要在实验之前阅读这些内容，并且在实验中遵守这些规则。透镜、波片、偏振片

4、和光栅等光学元件大多数都是由光学玻璃材料经抛光、镀膜、掩膜复制等工艺制成的，是极为精密的器件，机械性能和化学性能都很差。光学元件表面被沾污或污染都将影响光的透过率与反射率等参数，它经不起摩擦、化学腐蚀与强烈的冲击和碰撞。为了安全使用光学元件和光学仪器，必须遵守下面的原则：①必须在熟悉仪器的性能与使用方法之后才能进行使用与操作；②轻拿轻放，勿使仪器或光学元器件受到冲击、碰撞，特别注意不能从手中滑落；③不使用时要及时将光学元件放回包装盒内，长期闲置不用应该将其放入干燥皿中保存；④手拿光学元器件时切忌用手

5、触摸“工作面”，以防脏污甚至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，不要用嘴去吹；如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（一般光学玻璃比普通窗玻璃硬度软），更不要用普通纸、手帕、毛巾或衣物等进行擦拭；⑥在对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，不要粗鲁与盲目操作；⑦实验过程中出现反常的特殊现象，应及时将现象记录或存储下来，向指导教师请教

6、或分析；⑧使用完仪器设备后应当及时整理，放回原处，防止灰尘污染。26实验一单缝衍射实验观测及激光波长测量一、实验目的观测单缝衍射现象，研究激光通过单缝形成的衍射图样的光强分布和规律。了解激光波长及缝宽测量原理。二、实验内容1、夫琅和费单缝衍射的观察与测量2、改变缝宽，测量光强随位置变化的曲线图3、实验数据处理及激光波长测量、缝宽测量三、实验原理图1.1不同宽度单缝的衍射图样用散射角极小准直性很好的激光做光源，照在一个宽度可调的竖直单缝上，在离狭缝较远的距离放置一接收屏，转动手轮收缩缝宽可以在屏上观察

7、到一组衍射图样，从（a）到（d）对应狭缝的宽度由大到小收缩变化，中心亮条纹由小到大向左右两侧水平展开，同时出现一系列明暗相间的结构，（如图1.1.所示），它实际上就是夫琅和费衍射条纹。图1.2实验观察到的单缝衍射的光强分布图当光通过一狭缝时会产生衍射光，衍射图样中的极小值对应的角度由下式给出：（1.1）这里a表示缝宽，θ表示图样中心到第m级极小间的夹角，λ表示光的波长，m表示级次见图1.2所示。通常因为衍射角度较小，可以假设：，根据三角关系有：（1.2）26（1.3）这里a为狭缝宽度，m为衍射级次，

8、y表示衍射中心到第m级极小间的距离，D表示从狭缝到光电传感器的距离，单缝衍射的如图所示。其光强分布的理论公式为：（1.4）其中式中为单缝的宽度，为光的波长，为衍射角，为正入射（即＝0）时的入射光强，被称为单缝衍射因子，表征衍射光场内任一点相对光强（即）的强弱。五、注意事项1、不要用肉眼直视激光器输出光，防止造成伤害。2、仪器放置处不可长时间受阳光照射。3、激光器发出的光束应平行于工作平台的工作面。4、光束应通过放入光路中的部件的中心，保证光束垂直入射到接收器上。5、注