基础光学实验实验报告
光学基础技术实验报告

一、实验目的1. 了解光学基本原理,掌握光学实验的基本方法。
2. 熟悉光学仪器和器件,提高实验操作技能。
3. 分析实验数据,培养科学思维和实验能力。
二、实验原理光学实验是研究光学现象和光学器件的基本方法。
本实验主要涉及以下光学基本原理:1. 光的直线传播:光在同一均匀介质中沿直线传播。
2. 光的反射与折射:光从一种介质射入另一种介质时,会发生反射和折射现象。
3. 光的干涉与衍射:当两束或多束相干光相遇时,会发生干涉和衍射现象。
4. 光的偏振:光波的电场振动方向和磁场振动方向垂直,称为光的偏振。
三、实验仪器与材料1. 光学仪器:激光器、分束器、透镜、狭缝、光栅、偏振片等。
2. 实验材料:干板、光栅、偏振片、滤光片等。
四、实验内容与步骤1. 光的直线传播实验(1)调整激光器,使其发出一束平行光。
(2)在激光器前方放置一个狭缝,观察光束通过狭缝后的传播情况。
(3)在狭缝后放置一个屏幕,观察光束在屏幕上的分布。
2. 光的反射与折射实验(1)调整激光器,使其发出一束光束。
(2)在光束前方放置一个透明介质(如水或玻璃),观察光束在介质中的传播情况。
(3)在透明介质前后分别放置两个屏幕,观察光束在介质中的反射和折射现象。
3. 光的干涉实验(1)调整激光器,使其发出一束光束。
(2)在光束前方放置一个分束器,将光束分成两束。
(3)调整两束光束的夹角,观察光束在屏幕上的干涉条纹。
4. 光的衍射实验(1)调整激光器,使其发出一束光束。
(2)在光束前方放置一个狭缝,观察光束通过狭缝后的衍射现象。
(3)调整狭缝宽度,观察衍射条纹的变化。
5. 光的偏振实验(1)调整激光器,使其发出一束光束。
(2)在光束前方放置一个偏振片,观察光束通过偏振片后的偏振现象。
(3)调整偏振片的角度,观察光束的透射和反射情况。
五、实验结果与分析1. 光的直线传播实验:观察到光束在狭缝后沿直线传播,并在屏幕上形成光斑。
2. 光的反射与折射实验:观察到光束在透明介质中发生反射和折射,光束在介质中的传播速度减慢。
光学基本实验报告

一、实验目的1. 熟悉光学实验的基本原理和实验方法;2. 掌握光学仪器的使用和操作技巧;3. 学习光的折射、反射、干涉和衍射等基本现象;4. 培养严谨的实验态度和科学探究精神。
二、实验原理1. 光的折射:光从一种介质进入另一种介质时,传播方向会发生改变,这种现象称为光的折射。
根据斯涅尔定律,入射角和折射角之间存在一定的关系。
2. 光的反射:光线遇到光滑的物体表面时,会发生反射现象。
反射定律指出,反射光线、入射光线和法线在同一平面内,且反射角等于入射角。
3. 光的干涉:两束或多束相干光在空间重叠时,会发生干涉现象。
干涉条纹的形成是由于光波的相长和相消干涉。
4. 光的衍射:光通过狭缝或障碍物时,会发生衍射现象。
衍射条纹的形成是由于光波的弯曲。
三、实验仪器与器材1. 实验仪器:光学平台、光学元件(透镜、棱镜、光栅等)、光源(激光器、白光光源等)、分光计、测微目镜、光具座等;2. 器材:光具座、读数显微镜、白光光源、可调式平面反射镜、分划板等。
四、实验内容与步骤1. 光的折射实验:观察不同介质(空气、水、玻璃等)对光的折射现象,测量折射率。
2. 光的反射实验:观察平面镜、凹面镜和凸面镜对光的反射现象,验证反射定律。
3. 光的干涉实验:观察薄膜干涉现象,测量薄膜厚度。
4. 光的衍射实验:观察单缝衍射、双缝干涉和光栅衍射现象,验证衍射原理。
五、实验数据与结果1. 光的折射实验:通过测量入射角和折射角,计算出不同介质的折射率。
2. 光的反射实验:通过测量入射角和反射角,验证反射定律。
3. 光的干涉实验:通过观察干涉条纹,测量薄膜厚度。
4. 光的衍射实验:通过观察衍射条纹,验证衍射原理。
六、实验结果分析1. 光的折射实验:通过实验数据,分析不同介质对光的折射现象,得出折射率与介质种类的关系。
2. 光的反射实验:通过实验数据,验证反射定律的正确性。
3. 光的干涉实验:通过实验数据,分析薄膜干涉现象,得出薄膜厚度与干涉条纹间距的关系。
工程光学基础实验报告

一、实验目的1. 理解和掌握光学基本原理和实验方法;2. 学习使用光学仪器,观察光学现象;3. 分析光学实验数据,提高实验技能。
二、实验仪器与设备1. 光具座;2. 平面镜;3. 凸透镜;4. 薄透镜;5. 光屏;6. 光具箱;7. 刻度尺;8. 毫米尺;9. 精密水准仪;10. 光学显微镜;11. 光电传感器;12. 数据采集器。
三、实验原理1. 几何光学:利用光学仪器观察光的传播、反射、折射等现象,研究光与物质之间的相互作用。
2. 物理光学:研究光的波动性质,包括光的干涉、衍射、偏振等现象。
四、实验内容与步骤1. 观察平面镜成像现象:将平面镜放置在光具座上,调整光源和光屏,观察物体在平面镜中的成像。
2. 观察凸透镜成像现象:将凸透镜放置在光具座上,调整光源和光屏,观察物体在凸透镜中的成像。
3. 观察薄透镜成像现象:将薄透镜放置在光具座上,调整光源和光屏,观察物体在薄透镜中的成像。
4. 光的干涉现象:利用干涉仪观察光的干涉条纹,研究光的波长、相位等信息。
5. 光的衍射现象:利用衍射光栅观察光的衍射条纹,研究光的波长、衍射角等信息。
6. 光的偏振现象:利用偏振片观察光的偏振现象,研究光的偏振方向和强度。
7. 光电传感器实验:将光电传感器连接到数据采集器,观察光强度与光电传感器输出电压之间的关系。
五、实验数据与结果分析1. 观察平面镜成像现象:实验结果显示,物体在平面镜中的成像与物体本身位置关于平面镜对称。
2. 观察凸透镜成像现象:实验结果显示,物体在凸透镜中的成像为实像或虚像,成像位置与物体位置、透镜焦距有关。
3. 观察薄透镜成像现象:实验结果显示,物体在薄透镜中的成像为实像或虚像,成像位置与物体位置、透镜焦距有关。
4. 光的干涉现象:实验结果显示,干涉条纹间距与光的波长、干涉仪间距有关。
5. 光的衍射现象:实验结果显示,衍射条纹间距与光的波长、衍射光栅间距有关。
6. 光的偏振现象:实验结果显示,光的偏振方向与光的传播方向有关。
光学基础实验报告

光学基础实验报告光学基础实验报告实验1:⾃组望远镜和显微镜⼀、实验⽬的1.了解透镜成像规律,掌握望远镜系统的成像原理。
2.根据⼏何光学原理、透镜成像规律和试验参数要求,设计望远镜的光路,提出光学元件的选⽤⽅案,并通过光路调整,达到望远镜的实验要求,从⽽掌握望远镜技术。
⼆、实验原理1.望远镜的结构和成像原理望远镜由物镜L1和⽬镜L2组成。
⽬镜将⽆穷远物体发出光会聚于像⽅焦平⾯成⼀倒⽴实像,实像同时位于⽬镜的物⽅焦平⾯内侧,经过⽬镜放⼤实像。
通过调节物镜和⽬镜相对位置,使中间实像落在⽬镜⽬镜物⽅焦⾯上。
另在⽬镜物焦⽅⾯附有叉丝或标尺分化格。
物像位置要求:⾸先调节⽬镜⾄能清晰看到叉丝,后调整⽬镜筒与物镜间距离即对被观察物调焦。
望远镜成像视⾓放⼤率要求:定义视⾓放⼤率M 为眼睛通过仪器观察物像对⼈眼张⾓ω’的正切与眼睛直接观察物体时物体对眼睛的张⾓ω的正切之⽐M=ωωtan 'tan 。
要求M>1。
2.望远镜主要有两种情况:⼀种是具有正光焦度⽬镜,即⽬镜2L 是会聚透镜的系统,称为开普勒望远镜;另⼀种是具有负光焦度⽬镜,即⽬镜2L 是发散透镜的系统,称为伽利略望远镜。
对于开普勒望远镜,有M=ωωtan 'tan =-''21f f公式中的负号表⽰开普勒望远镜成倒像。
若要使M 的绝对值⼤于1,应有1f >2f 。
对于伽利略望远镜,视⾓放⼤率为正值,成正像。
此外,由于光的衍射效应,制造望远镜时,还必须满⾜:M=d D式中D 为物镜的孔径,d 为⽬镜的孔径,否则视⾓虽放⼤,但不能分辨物体的细节。
三、思考题1.根据透镜成像规律,怎样⽤最简单⽅法区别凹透镜和凸透镜?答:(1)将这个透镜靠近被观察物,如果物的像被放⼤的,说明该透镜为凸透镜;(2)将这个透镜放在阳光下或灯光下适当移动,如果出现⼩光斑的,说明该透镜为凸透镜.2.望远镜和显微镜有哪些相同之处?从⽤途、结构、视⾓放⼤率以及调焦等⼏个⽅⾯⽐较它们的相异之处。
关于光学的实验报告

一、实验目的1. 了解光学仪器的基本构造和使用方法。
2. 掌握光学基本实验原理和实验操作技能。
3. 通过实验验证光学基本定律,加深对光学知识的理解。
二、实验仪器1. 平行光管2. 透镜3. 光具座4. 分划板5. 白光光源6. 积分球7. 滤光片8. 光谱仪9. 光纤光谱仪三、实验内容实验一:平行光管测量透镜焦距1. 实验原理:平行光管通过调节分划板使其成像于无穷远,再利用透镜的成像规律测量焦距。
2. 实验步骤:a. 将平行光管放置在光具座上,调节光源使光线平行。
b. 将分划板调节到物镜的焦平面上,观察分划板的像。
c. 将待测透镜放置在光具座上,调整位置使分划板的像清晰。
d. 利用读数显微镜测量透镜的焦距。
实验二:测量不同种类滤光片的透过率1. 实验原理:利用积分球和光谱仪测量不同种类滤光片的透过率。
2. 实验步骤:a. 将光源放置在积分球中,使光线均匀分布。
b. 将不同种类的滤光片依次放置在积分球的出口处。
c. 利用光谱仪测量透过滤光片的光谱。
d. 计算滤光片的透过率。
实验三:了解薄膜的性质与应用1. 实验原理:利用干涉现象观察薄膜的厚度和折射率。
2. 实验步骤:a. 将薄膜样品放置在光具座上,调节光源使光线垂直照射薄膜。
b. 观察干涉条纹,记录条纹间距。
c. 根据干涉条纹间距计算薄膜的厚度和折射率。
实验四:了解光纤光谱仪的原理与使用方法1. 实验原理:光纤光谱仪利用光纤传输光信号,通过光谱仪分析光信号的光谱。
2. 实验步骤:a. 将光纤光谱仪连接到光源和探测器。
b. 调节光源,使光信号通过光纤传输。
c. 利用光谱仪分析光信号的光谱。
四、实验结果与分析1. 平行光管测量透镜焦距:测量结果与理论值基本一致,说明实验操作正确。
2. 测量不同种类滤光片的透过率:测量结果与滤光片规格书上的数据基本一致,说明实验操作正确。
3. 了解薄膜的性质与应用:通过实验观察到干涉条纹,计算出薄膜的厚度和折射率,说明实验操作正确。
光学基础实验实验报告

基础光学实验一、实验仪器从基础光学轨道系统,红光激光器及光圈支架,光传感器与转动传感器,科学工作室500或750接口,datastudio软件系统二、实验简介利用传感器扫描激光衍射斑点,可标度各个衍射单缝之间光强与距离变化的具体规律。
同样可采集干涉双缝或多缝的光强分布规律。
与理论值相对比,并比较干涉和衍射模式的异同。
理论基础衍射:当光通过单缝后发生衍射,光强极小(暗点)的衍射图案由下式给出asinθ=m' λ(m'=1,2,3,....)(1)其中a是狭缝宽度,θ为衍射角度,λ是光的波长。
下图所以为激光实际衍射图案,光强与位置关系可由计算机采集得到。
衍射θ角是指从单缝中心到第一级小,则数。
m'为衍射分布级双缝干涉:当光通过两个狭缝发生干涉,从中央最大值(亮点)到单侧某极大的角度由下式给出:dsinθ=mλ(m=1,2,3,....)(2)其中d是狭缝间距,θ为从中心到第m级最大的夹角,λ是光的波长,m为级数(0为中心最高,1为第一级的最大,2为第二级的最大...从中心向外计数)。
如下图所示,为双缝干涉的各级光强包络与狭缝的具体关系。
三、实验预备1.将单缝盘安装到光圈支架上,单缝盘可在光圈支架上旋转,将光圈支架的螺丝拧紧,使单缝盘在使用过程中不能转动。
要选择所需的狭缝,秩序旋转光栅片中所需的狭缝到单缝盘中心即可。
2、将采集数据的光传感器与转动传感器安装在光学轨道的另一侧,并调整方向。
3、将激光器只对准狭缝,主义光栅盘侧靠近激光器大约几厘米的距离,打开激光器(切勿直视激光)。
调整光栅盘与激光器。
4、自左向右和向上向下的调节激光束的位置,直至光束的中心通过狭缝,一旦这个位置确定,请勿在实验过程中调整激光束。
5、初始光传感器增益开关为×10,根据光强适时调整。
并根据右图正确讲转动传感器及光传感器接入科学工作室500.6、打开datastudio软件,并设置文件名。
四、实验内容 a、单缝衍射1、旋转单缝光栅,使激光光束通过设置为0.16毫米的单缝。
光学系列实验报告(3篇)

第1篇一、实验目的1. 了解光学实验的基本原理和实验方法;2. 掌握光学仪器的基本操作和调整技巧;3. 通过实验验证光学理论,加深对光学知识的理解;4. 培养团队合作精神和实验技能。
二、实验内容及步骤1. 实验一:光的反射和折射(1)实验目的:验证光的反射和折射定律,了解光在介质中的传播规律。
(2)实验步骤:1)将实验装置(光具座、平面镜、透镜、光屏等)组装好;2)调节光具座,使光源、平面镜、透镜、光屏等光学元件共线;3)调整平面镜,使入射光线垂直于镜面;4)观察并记录反射光线的方向,验证反射定律;5)将透镜置于入射光线和光屏之间,调整透镜位置,观察折射光线的方向,验证折射定律;6)计算入射角、反射角、折射角,分析光在介质中的传播规律。
(3)实验结果与分析:1)实验结果显示,反射光线与入射光线、法线在同一平面内,且反射角等于入射角,验证了反射定律;2)实验结果显示,折射光线与入射光线、法线在同一平面内,且折射角与入射角之间存在正弦关系,验证了折射定律;3)通过实验结果,加深了对光在介质中传播规律的理解。
2. 实验二:薄膜干涉(1)实验目的:观察薄膜干涉现象,了解干涉原理和薄膜厚度与干涉条纹的关系。
(2)实验步骤:1)将实验装置(薄膜干涉仪、白光光源、光屏等)组装好;2)调整薄膜干涉仪,使白光光源垂直照射到薄膜上;3)观察光屏上的干涉条纹,记录条纹间距;4)改变薄膜的厚度,观察干涉条纹的变化,分析薄膜厚度与干涉条纹的关系。
(3)实验结果与分析:1)实验结果显示,光屏上出现明暗相间的干涉条纹,验证了干涉现象;2)通过改变薄膜的厚度,发现干涉条纹间距与薄膜厚度呈线性关系,符合干涉原理;3)通过实验结果,加深了对干涉原理和薄膜干涉现象的理解。
3. 实验三:衍射和光的衍射极限(1)实验目的:观察光的衍射现象,了解衍射原理和衍射极限。
(2)实验步骤:1)将实验装置(单缝衍射仪、光具座、光屏等)组装好;2)调整单缝衍射仪,使光源垂直照射到单缝上;3)观察光屏上的衍射条纹,记录条纹间距;4)改变单缝宽度,观察衍射条纹的变化,分析衍射极限。
物理光学基础实验报告

物理光学基础实验报告物理光学基础实验报告引言:光学是研究光的传播、反射、折射、干涉、衍射和吸收等现象的学科,是物理学的重要分支之一。
在光学实验中,我们通过观察和测量光的性质和行为,来深入了解光的本质和规律。
本实验报告将介绍我们进行的一系列物理光学基础实验。
实验一:光的反射和折射在这个实验中,我们使用一束光线照射到一个平面镜上,观察光线的反射现象。
我们发现,光线遵循反射定律,即入射角等于反射角。
通过测量入射角和反射角的大小,我们验证了反射定律的准确性。
接下来,我们将光线照射到一个透明介质中,观察光线的折射现象。
我们发现,光线在从一种介质传播到另一种介质时,会发生折射。
通过测量入射角和折射角的大小,我们验证了折射定律,即折射角的正弦值与入射角的正弦值成正比。
实验二:光的干涉在这个实验中,我们使用一束单色光通过一个狭缝,形成一个光源。
然后,我们将这束光照射到一个干涉装置上,观察干涉现象。
我们发现,当两束光线相遇时,会出现干涉条纹。
通过观察和测量干涉条纹的间距和亮暗程度,我们可以推断出光的波动性和干涉的规律。
实验三:光的衍射在这个实验中,我们使用一束单色光通过一个狭缝,形成一个光源。
然后,我们将这束光照射到一个衍射装置上,观察衍射现象。
我们发现,当光通过狭缝时,会发生衍射,形成一系列衍射图样。
通过观察和测量衍射图样的形状和大小,我们可以推断出光的波动性和衍射的规律。
实验四:光的偏振在这个实验中,我们使用一束偏振光通过一个偏振片,观察光的偏振现象。
我们发现,偏振片可以选择性地通过振动方向与其平行的光线,而阻止垂直方向的光线通过。
通过旋转偏振片的角度,我们可以改变通过的光线的振动方向。
这个实验揭示了光的振动性和偏振的规律。
实验五:光的吸收在这个实验中,我们使用一束光线照射到一个吸收介质上,观察光的吸收现象。
我们发现,光线在通过吸收介质时,会被吸收部分能量,使光线的强度减弱。
通过测量光线的强度和吸收介质的特性,我们可以推断出光的吸收规律。
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基础光学实验
一、实验仪器
从基础光学轨道系统,红光激光器及光圈支架,光传感器与转动传感器,科学工作室500或750接口,DataStudio软件系统
二、实验简介
利用传感器扫描激光衍射斑点,可标度各个衍射单缝之间光强与距离变化的具体规律。
同样可采集干涉双缝或多缝的光强分布规律。
与理论值相对比,并比较干涉和衍射模式的异同。
理论基础
衍射:当光通过单缝后发生衍射,光强极小(暗点)的衍射图案由下式给出
asinθ=m’λ(m’=1,2,3,….)(1)
其中a是狭缝宽度,θ为衍射角度,λ是光的波长。
下图所以为激光实际衍射图案,光强与位置关系可由计算机采集得到。
衍射θ角是指从单缝中心到第一级小,则m’为衍射分布级
数。
双缝干涉:当光通过两个狭缝发生干涉,从中央最大值(亮点)到单侧某极大的角度由下式给出:
dsinθ=mλ(m=1,2,3,….)(2)
其中d是狭缝间距,θ为从中心到第m级最大的夹角,λ是光的波长,m为级数(0为中心最高,1为第一级的最大,2为第二级的最大…从中心向外计数)。
如下图所示,为双缝干涉的各级光强包络与狭缝的具体关系。
三、实验预备
1.将单缝盘安装到光圈支架上,单缝盘可在光圈支架上旋转,将光圈支架的螺丝拧紧,使单缝盘在使用过程中不能转动。
要选择所需的狭缝,秩序旋转光栅片中所需的狭缝到单缝盘中心即可。
2、将采集数据的光传感器与转动传感器安装在光学轨道的另一侧,并调整方向。
3、将激光器只对准狭缝,主义光栅盘侧靠近激光器大约几厘米的距离,打开激光器(切勿
直视激光)。
调整光栅盘与激光器。
4、自左向右和向上向下的调节激光束的位置,直至光束的中心通过狭缝,一旦这个位置确定,请勿在实验过程中调整激光束。
5、初始光传感器增益开关为×10,根据光强适时调整。
并根据右图正确讲转动传感器及光传感器接入科学工作室500.
6、打开DataStudio软件,并设置文件名。
四、实验内容
A、单缝衍射
1、旋转单缝光栅,使激光光束通过设置为0.16毫米的单缝。
2、采集数据前,将光传感器移动衍射光斑的一侧,使传感器采集狭缝到需要扫描的起点。
3、在计算机上启动传感器,然后慢慢允许推动旋转运动传感器扫描衍射斑点,完成扫描后点击停止传感器。
若果光强过低或者过高,改变光传感器(1×,10×,100×)。
4、使用式(1)确定狭缝宽度:
(a)测量中央主级大到每一侧上的第一个极小值之间的距离S。
(b)激光波长使用激光器上的参数。
(c)测量单缝光栅到光传感器的前部之间的距离L。
(d)利用以上数据计算至少两个不同的最小值和平均的答案。
分析计算结果与标准缝宽之间的误差以及主要来源。
B、双峰衍射
1、将单缝光栅转为多缝光栅。
选择狭缝间距为0.25mm(d)和狭缝官渡0.04mm(a)的多缝。
2、采集数据前,将光传感器移动衍射光板的一侧,是传感器采集狭缝到需要扫描的起点。
3、在计算机上启动传感器,然后慢慢允许推动旋转运动传感器扫描衍射斑点。
完成扫描后点击停止传感器。
如光强过低或者过高,改变光传感器(1×,10×,100×)。
4、利用DataStudio软件来测量主极大到一侧第一、二、三次极大的距离,并测量整个包络宽度。
5、测量最大的中心之间的距离和第二次和第三次的最大侧。
测量距离从中央最高最低衍射(干扰)模式。
6、使用式(2)确定缝间距:
(a) 测量中央主级大到每一侧上的第n个极大值之间的距离H n(n=1,2,3)。
(b)测量单缝光栅到光传感器的前部之间的距离L。
(c)确定”d”值,使用第一,第二和第三的最大值,求”d”平均值。
分析实验值与标准缝间距的误差。
7、确定狭缝宽度,使用式(1)根据主级包络到第一级包络的距离,计算双缝缝宽,并与标准值对比。
8、选择两组其他双缝,重复上述步骤。
五、实验数据与处理
单缝衍射:
S L=0.0042m; S R=0.0040m;
L=101.50cm;
仅当λ=650nm;
由式(1)算得a R=1.649×10-4m;a L=1.572×10-4m;a=1.611×10-4m
计算误差ΔR=(1.649-1.600)/1.600=3.06%
ΔL=(1.600-1.572)/1.600=1.75%
Δ=(1.611-1.600)/1.600=0.69%
实验误差主要来源于:图像的取值读数的误差,移动传感器速度的不稳定的影响,以及系统
误差影响等。
双缝衍射:
L=81.30cm;
H R1=0.002m;H R2=0.004m;H R3=0.007m;
H L1=0.002m;H L2=0.005m;H L3=0.007m;
由式(2)计算得d R1=2.64×10-4
d R2=2.64×10-4
d R3=2.26×10-4
d L1=2.64×10-4
d L2=2.11×10-4
d L3=2.26×10-4
平均值为:d=2.43×10-4误差Δ=(0.25-0.243)/0.25=2.8%
五、课后思考
1、单缝衍射与双缝干涉的物理本质是否相同?
答:它们本质是相同的,没有明确的界限。
2、对于一个参数确定的双缝,主级包络的光强极值数量及相对强度如何确定?
答:主级包络的光强极值数量为2d/a-1条。
相对强度I/I0=N2。
实验II
激光光速的测定
实验仪器:
He-Ne激光器及电源适配器,实验基台,透镜及反射平面镜,光接收器,示波器及函数发生器,30米卷尺及平板小车,连接电缆若干
实验简介
利用函数信号发生器,调整激光器输出为高频周期脉冲方波信号,等距改变激光传输光程并用光接收器接收反射信号,利用示波器便可以测定光速。
理论基础
在自由空间内光的速度是一个重要而有趣的自然常数,光源的速度与观察者的相对速度无关,且有以下规律
光的速度,是宇宙见任何事物速度的上限
2移动物体接近光速,遵循一套物理原则,不符合牛顿定律且超过了我们的直觉假设。
实验预备
1.准备了光接收器和红光激光器
2.在实验基台上,依次放置好激光器,透镜和光接收器,并将反射平面镜放置在另外一个平板小车上。
3. 反射平面镜放置的平板小车须有10—20m活动空间。
4.调整平面镜垂直及水平,使反射光和入射光在同一水平高度。
5.使用BNC同轴线缆连接TTL与示波器通道1,使用RCA-BNC线缆连接光接收器与示波器通道2,使用3.5mm耳机线-BNC线缆连接激光器电源与函数发生器输出接口。
6.设置函数发生器为方波,频率设置-3MHZ,调节函数发生器的直流输出和偏移,直至激光器亮度始终为止。
7.调节示波器参数,调整示波器时间轴为25ns/div
实验内容
调整激光反射镜透镜位置和接收器,使信号最大化。
在示波器上,调整信号以最大限度的显示显示信号变化。
注意测量全程不要更改示踪的水平位置。
记录的反射镜的位置d和示波器信号的相位差T
改变反射镜位置,并重复上述步骤,至少采集7个数据点以上。
实验结果
得|m|=0.302m/ns,则通过实验所测得的光速c=3.02*108m/s。
相对误差为(c-c0)/c=0.67%。
实验建议
勿直视激光斑点,小心伤眼。
应使激光器反射信号尽量打入光接收器传感芯片的中心位置。
测量全程不应更改示踪的水平位置。
使反射光与入射光处于同一水平高度上,必要时要调整激光器的固定倾角。
思考题
激光器反射方波信号经接收器接收后显示在示波器的通道而上形成类余弦的光信号,分析原因。
答:激光的能量会在空气中消耗,且光路调节并非完全精确,在杂光的影响下使示波器中的正弦波不稳定,产生类余弦的信号
改进方法
频率更高的信号减小读数误差,可采用能量更大的激光束以消除杂光的干扰
误差分析
本实验存在一定的系统误差和人为误差,如测距不准确,不能保证在真空中进行,
而且本实验横轴的数量级较小,则读数稍有不准会带来较大的实验误差,还有该实验为几个同学分工合作,不同同学的视角,对测数的把握不同也会带来误差。