光学实验预备知识.doc

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1、光学实验预备知识光学实验是普通物理实验的一个重要部分。这里先介绍光学实验中经常用到的知识和调节技术。初学者在做实验以前应认真阅读这些内容,并且在实验中遵守有关规则和灵活运用有关知识。一、光学元件和仪器的维护透镜、棱镜等光学元件,大多数是用光学玻璃制成的。它们的光学表面都是经过仔细的研磨和抛光,有些还镀有一层或多层薄膜。对这些元件或其材料的光学性能(例如折射率、反射率、透射率等)都有一定的要求,而它们的机械性能和化学性能可能很差,若使用和维护不当,则会降低光学性能甚至损坏报废。造成损坏的常见原因有:摔坏、磨损、污损、发霉、腐蚀等。为了安全使用光学元

2、件和仪器,必须遵守以下规则:1.必须在了解仪器的操作和使用方法后方可使用。2.轻拿轻放,勿使仪器或光学元件受到冲击或震动,特别要防止摔落。不使用的光学元件应随时装入专用盒内并放入平台的箱子内,最好放入干燥器中保存。3.切忌用手接触元件的光学表面。如必需用手拿光学元件时,只能接触其磨沙面,如透镜的边缘、棱镜的上下底面等(如预备图-1)。4.光学表面上如有灰尘,用实验室专备的干燥脱脂棉轻轻拭去或用橡皮球吹掉。5.光学表面上若有轻微的污痕或指印,用清洁的镜头纸轻轻拂去,但不要加压擦拭,更不准用手帕、普通纸片、衣服等擦拭。若表面有较严重的污痕或指印,应由

3、实验室人员用丙酮或酒精清洗。所有镀膜面均不能接触或擦拭。6.防止唾液或其溶液溅落在光学表面上。7.调整光学仪器时,要耐心细致,一边观察一边调整,动作要轻、慢,严禁盲目及粗鲁操作。8.仪器用毕后应放回箱内或加罩,防止灰尘沾污。二、消视差光学实验中经常要测量像的位置和大小,经验告诉我们,要测准物体的大小,必须将量度标尺与被测物体紧贴在一起。如果标尺远离被测物体,读数将随眼睛的位置不同而有所改变,难以测准,如预备图-2所示。可是在光学实验中被测物往往是一个看得见摸不着的像,怎样才能确定标尺和待测像是紧贴在一起的呢?利用“视差”现象可以帮助我们解决这个问

4、题。为了认识“视差”现象,读者可做一简单实验:双手各伸出一只手指,并使一指在前,一指在后相隔一定距离,且两指平行。用一只眼睛观察,当左右(或上下)晃动眼睛时(眼睛移动方向应与被观察手指垂直),就会发现两指间有相对移动,这种现象成为“视差”。而且还会看到离眼近者,其移动方向与眼睛移动方向相反;离眼远者则与眼睛移动方向相同。若将两指紧贴在一起,则无上述现象,即无“视差”。由此可以利用视差现象来判断测像与标尺是否紧贴。若待测像和标尺间有视差,说明它们没有紧贴在一起,则应该稍稍调节像或标尺位置,并同时微微晃动眼睛观察,直到它们之间无视差后方可进行测量。这

5、一调节步骤,我们常称之为“消视差”。在光学实验中,“消视差”常常是测量前必不可少的操作步骤。三、共轴调节光学实验中经常要用一个或多个透镜成像。为了获得质量好的像,必须使各个透镜的主光轴重合(即共轴)并使物体位于透镜的主光轴附近。此外透镜成像公式中的物距、像距等都是沿主光轴计算长度的,为了测量准确,必须使透镜的主光轴与带有刻度的标尺平行。为了达到上述要求的调节我们统称为共轴调节。调节方法如下:1、粗调,将光源、物和透镜靠拢,调节它们的取向和高低左右位置,凭眼睛观察,使它们的中心处在一条和标尺平行的直线上,使透镜的主光轴与标尺平行,并且使物(或物屏)

6、和成像平面(或像屏)与平台垂直。这一步因单凭眼睛判断,调节效果与实验者的经验有关,故称为粗调。通常应再进行细调(要求不高时可只进行粗调)。2、细调,这一步骤要靠其他仪器或成像规律来判断和调节。不同的装置可能有不同的具体调节方法。下面介绍物与单个凸透镜共轴的调节方法。使物体与单个凸透镜共轴实际上是指将物上的某一点调到主光轴上。要解决这一问题,首先要知道如何判断物上的点是否在透镜的主光轴上。根据凸透镜成像规律即可判断。如预备图-3所示,当物AB与像屏之间的距离b大于4f时,将凸透镜沿光轴移到O1或O2位置都能在屏上成像,一次成大像A1B1,一次成小像

7、A2B2。物点A位于光轴上,则两次像的A1和A2点都在光轴上而且重合。物点B不在光轴上,则两次像的B1和B2一定都不在光轴上,而且不重合。但是,小像的B2点总是比大像的B1点更接近光轴。由此可知,若要将B点调到凸透镜光轴上,只需记住像屏上小像的B2点位置(屏上贴有坐标纸供记录位置时作参照物),调节透镜(或物)的高低左右,使B1向B2靠拢。这样反复调节几次直到B1与B2重合,即说明B点已调到透镜的主光轴上了。若要调多个透镜共轴,则应先将物上B点调到一个凸透镜的主光轴上,然后,同样根据轴上物点的像总在轴上的原理,逐个增加待调透镜,调节它们使之逐个与第

8、一个透镜共轴。实验四自组显微镜(测量实验)一、实验目的了解显微镜的基本原理和结构,并掌握其调节、使用和测量它的放大率的一种方法。二、实验

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