大学物理实验实验9__光学基本测量
大学物理光学实验部分
0I ϕI ϕI )2( λϕπβaSin =大学物理光学实验（部分）单缝衍射一、 实验目的1.观察单缝衍射现象，了解衍射特点；2.测量单缝衍射的相对光强分布。
二、 实验仪器激光器、单缝、检流计、硅光电池等 三、 实验原理照到狭缝上的波前上每一点都起着新波源的作用，从这个波前出发，光线迭加的结果是出现平行于狭缝的明暗相间的条纹。
亮条纹从中心往两侧依次是0级、1级、2级……n 级亮条纹。
暗条纹依次是1级、2级…..n 级。
设光轴上的光强为 屏上与光轴夹角 ϕ 为的一处光强为220sin ββII = （1）1.当)0(0==ϕβ时，0I I =ϕ；称为主极大或零级亮条纹。
2.当)2,1(⋅⋅⋅⋅±±==m m πβ，即am Sin λϕ=时，0=ϕI ，出现暗条纹。
暗条纹在a m λϕ=的方向上。
主极大两侧暗条纹之间的夹角aλϕ2=∆，其余暗条纹间的间距为aλϕ=∆。
3.其他亮条纹的位置：()322/2ββββββββSin Cos Sin Sin d d -=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛ 极大值。
取时，即 ,0I tg Sin Cos βββββ==- 可得：⋅⋅⋅±±±=πππβ47.346.243.1，，即：)3(47.3,46.2,43.1 aa a λλλϕ±±±=亮条纹的光强是极值的0.047，0.017，0.008倍………4.总结： ϕSin-2a λ -1.43a λ -a λ 0aλ1.43aλ2aλ ϕI0 -0.047 00I0 0.047 0四、 实验内容和步骤1.按夫琅和费单缝衍射实验装置设计光路。
即入射到狭缝的光束是平行光，传播到观察点的各子波的光线也是平行光。
2.激光点亮并垂直于狭缝，观察屏放到较远处D>>a.3.观察单缝衍射现象 （1）调节狭缝又宽变窄，再由窄变宽，观察衍射图像的变化，估计出衍射图像刚出现可分辨条纹时的缝宽。
基本测量实验报告
基本测量实验报告深 圳 大 学 实 验报 告课程名称： 大学物理实验（一）实验名称： 基本测量实验学 院：指导教师：报告人： 组号：学号 实验地点实验时间：提交时间：课程编号和高H；k D( ) d ( ) H( ) 12345672、用螺旋测微计测量粗铜丝、细铜丝的直径千分尺零点：千分尺仪器误差k 1D( ) 2D( )1234562、计算圆筒的内径d,并计算d∆4、计算圆筒体积V，并计算V∆6、计算细铜丝直径D及2D∆2P = DD∆= 实验结果2：圆筒的内径： d = （ ）P = dd∆= 实验结果3：圆筒的高： H = （ ）P = HH∆= 实验结果4：圆筒体积： V = （ ）P = VV∆=2D 实验结果7： B = （ ）P = BB∆= 实验讨论： 八、思考题1.如何更大程度地减少试验误差。
答：在同一条件下多次重复实验,取平均值作为实验结果，可以更大程度地减少试验误差。
3.用游标卡尺、螺旋测微计长度时，怎样读出毫米以下的数值？答：游标卡尺找主尺与游标尺对齐的刻度线读数，再乘以分度值；螺旋测微器找到套筒上的整刻度数乘以0.01，然后再估读一位。
4.何谓仪器分度值？米尺、20分度游标卡尺和螺旋测微计的分度值各为多少？如果用它们测量约7cm 的长度，问各能读得几位有效数字？答：（1）在计量器具的刻度标尺上，最小格所代表的被测尺寸的数值叫做分度值，分度值又称刻度值（最小刻度值）；压力，既可使测量结果精确，又能保护螺旋测微器。
②在读数时，要注意固定刻度尺上表示半毫米的刻线是否已经露出。
③读数时，千分位有一位估读数字，不能随便扔掉，即使固定刻度的零点正好与可动刻度的某一刻度线对齐，千分位上也应读取为“0”。
④当小砧和测微螺杆并拢时，可动刻度的零点与固定刻度的零点不相重合，将出现零误差，应加以修正，即在最后测长度的读数上去掉零误差的数值。
6.有一角游标，主尺29度（29分格）对应于游标30个分格，问这个角游标的分度值是多少？有效数字最后1位应读到哪一位？刻线与主尺上的某一刻线对齐？答：，L=5.428cm=54.28mm；该游标卡尺是50分度游标卡尺，其分度值为0.02mm pkyL =1k+0.02p=54.28mm，由此可解得，k=54，p=14。
光速测定大物实验
VELOCITY OF LIGHT : 简介 ...
VELOCITY OF LIGHT : 简介 ...
光速的测定在光学的发展史上具有非常特殊而重要的意义。它不仅推动了光学实验， 也打破了光速无限的传统观念；在物理学理论研究的发展里程中，它不仅为粒子说和波 动说的争论提供了判定的依据，而且最终推动了爱因斯坦相对论理论的发展。 在光速的问题上物理学界曾经产生过争执，开普勒和笛卡尔都认为光的传播不需要时 间，是在瞬时进行的。但伽利略认为光速虽然传播得很快，但却是可以测定的。1607 年，伽利略进行了最早的测量光速的实验。 1849年，法国人菲索第一次在地面上设计实验装置来测定光速。他的方法原理与伽利 略的相类似。他将一个点光源放在透镜的焦点处，在透镜与光源之间放一个齿轮，在透 镜的另一测较远处依次放置另一个透镜和一个平面镜，平面镜位于第二个透镜的焦点处。 点光源发出的光经过齿轮和透镜后变成平行光，平行光经过第二个透镜后又在平面镜上 聚于一点，在平面镜上反射后按原路返回。由于齿轮有齿隙和齿，当光通过齿隙时观察 者就可以看到返回的光，当光恰好遇到齿时就会被遮住。从开始到返回的光第一次消失 的时间就是光往返一次所用的时间，根据齿轮的转速，这个时间不难求出。通过这种方 法，菲索测得的光速是315000千米/秒。由于齿轮有一定的宽度，用这种方法很难精确 的测出光速。
GY—Ⅲ型光速测定仪原理示意图
VELOCITY OF LIGHT : 基本原理 ...
GY—Ⅲ型光速测定仪原理示意图
VELOCITY OF LIGHT : 基本原理 ...
光拍的形成及其特征：
根据振动迭加原理，两列速度相同、振面相同、频差较小而同向传播的 简谐波的叠加即形成拍。 设有两列振幅E相同（为了讨论问题方便）、频率分别为f1和f2（频差 △f= f1 －f2较小）的二光束：
《大学物理实验》课程简介
《大学物理实验》课程简介及教学大纲课程编号：适用专业：工科类通用学制：四年本科学时：60学时学分：石家庄经济学院教务处审定二零零五年三月编写朱孝义张素萍审定张道明讨论朱孝义张素萍赵惠裘平一郭涛目录一．物理实验课的地位、任务和作用 (4)二．实验内容及基本要求 (4)三．实验课程安排及课时分配 (7)四．对各个实验的具体教学要求 (8)本大纲是依据国家教委颁发的《高等工业学校物理实验课程教学基本要求》，并结合我校的具体情况制定的。
一、物理实验课的地位、任务和作用物理实验是对高等工业学校学生进行科学基本训练的一门独立的必修基础课程，是学生进入大学后受到的系统实验方法和实验技能训练的开端，是工科类专业对学生进行科学实验训练的重要基础。
物理学是一门以实验为基础的科学，物理实验教学和物理理论教学具有同等重要的地位，它们既有深刻的内在联系和配合，又有各自的任务和作用。
本课程应在中学物理实验的基础上，按照循序渐进的原则，学习物理实验知识、方法和技能，使学生了解科学实验的主要过程与基本方法，为今后的学习和工作奠定良好的基础。
本课程基本任务：1．通过对实验现象的观察、分析和对物理量的测量，学习物理实验知识，加深对物理学原理的理解。
2．培养与提高学生的科学实验能力，其中包括：（1）能够自行阅读实验教材和资料，作好实验前的准备。
（2）能够借助教材或仪器说明书正确使用常用仪器。
（3）能够应用物理学理论对实验现象进行初步分析判断。
（4）能够正确记录和处理实验数据，绘制曲线，说明实验结果，撰写合格的实验报告。
（5）能够完成简单的设计性实验。
3．培养与提高学生的科学素养，要求学生具有对待科学实验一丝不苟的严谨态度和实事求是的科学作风。
二、实验内容及基本要求1．绪论：教学内容（教师讲授）（1）物理实验课的教学任务、教学方式、预习和实验报告的要求及实验室规则。
（2）介绍测量误差、有效数字及数据处理的基础知识，内容包括：测量分类、测量误差的基本概念、系统误差的分析、偶然误差的估计、直接测量结果的误差表示、间接测量的误差计算。
普通物理实验(光学部分)教案
学会正确地表达和评价实验结果的方法，学会分析误差产生的原因和减小实验误差的途径，既加深了对实验理论的理解，又加强了对测量方法和仪器选择的理解。
五、本学期的教学安排
本学期2007级学生教育教学实习3周（第4-6周）。因此，拟开设8-9个实验（见计划），用2学时总结复习，机动2学时，期中考核和期末考试各占2学时。
四、 JJY 1＇型分光计的构造及调节要求（五步骤）
教学重点与难点：分光计的调节是重点；避免回程误差是难点。
教学过程：
1．讲授新课：
一、GJZ—15型光具座的构造及调节要求（共轴共面等高）
（1）光具座的结构。主体是一个平直有导轨，长1.5m，上面刻有标尺，导轨上还有可移动的滑块支架。
（2）光具座的调节。光学系统应符合或接近理想条件。因此，光具座上调节光学系统，必须满足两个条件：共轴，等高。
三、要求较高的实验素养
很多光学测量是实验者通过调节仪器，对目标的观察和判断后进行读数。因此，实验者的理论基础、操作技能的优劣、判断的准确程度都会使测量数据带有不同的偏离和分散，从而影响测量结果的可靠性。因此，实验者必须不断提高实验素养，排除“假象”和其他因素的干扰，力求客观正确地反映实际情况。
第二节 光学实验的内容
2．调节方法
（1）粗调
（2）细调
a．应用自准直原理调望远镜适合于平行光；
b．用逐次逼近法，调节望远镜光轴与中心转轴垂直（使观察平面与读数平面平行）；
c．将分划板十字线调成水平与垂直；
d．调节载物台，使其法线与旋转主轴重合；
e．平行光管的调节；
平行光管的狭缝必须在物镜的焦面上，平行光管的光轴应与望远镜的光轴重合。调节平行光管的倾度螺钉使水平分划线平分狭缝像，再转动狭缝像与分划板竖线平行。
基本测量实验报告
基本测量实验报告深 圳 大 学 实 验报 告 课程名称： 大学物理实验（一）实验名称： 基本测量实验学 院：指导教师： 报告人： 组号：学号 实验地点实验时间：提交时间：课程编号二、实验原理：1.游标卡尺的基本原理为了使米尺测得更准一些，在米尺上附加一个能够滑动的有刻度的小尺（称为游标），这样就构成了游标卡尺，如图1-1所示。
一般游标卡尺的刻度方法有：游标卡尺的游标上有n个刻度，它的总长与主尺上(n –1)个刻度的总长相等。
设主尺每个刻度的长为y，游标每个刻度的长为x，则有nx = (n – 1) y，由此求得主尺与游标每个刻度的差值δ为:δ= y – x = y / n差值δ正是游标卡尺能读准的最小读数值，就是游标卡尺的分度值，称为游标的精度，按上述原理刻度的方法称为差示法。
2.螺旋测微计（千分尺）的基本原理螺旋测微计是比游标卡尺更精密的长度测量仪器。
对于螺距为y的螺旋，每转一周螺旋将沿轴线方向移动一个螺距y。
如果转了1 / n周（n 是沿螺旋一周总的刻度线数目），螺旋将沿轴线移动y / n的距离，y / n称为螺旋测微计的分度值。
因此，借助螺旋的转动，把沿轴线方向移动的不易测量的微小距离，转变为圆周上移动的较大距离表示出来，这就是所谓的机械放大原理。
螺旋测微计是根据此原理制成的。
常见的螺旋测微计的结构如图1-2所示，它的主要部分是一根测微螺轩，其螺距是0.5mm，当螺杆旋转一周时，螺杆就沿轴线前进或后退0.5mm。
螺杆外部附着一个微分筒，沿微分筒的圆周有50条等分刻度线，当微分筒转过一条刻度线时，测微螺杆就移动0.5/50mm=0.01mm。
因此，螺旋测微计的分度值是0.01mm，即千分之一厘米，千分尺因此而得名。
实验室常用的螺旋测微计的量程是25mm，分度值0.01mm。
螺旋测微计测量前先检查“0”点。
轻轻转动微分筒，推动螺杆前进，当听到“咯、咯”两声时就停止转动。
这时的零点读数若不为零，就有零差出现，其校政方法如下：设零点的读数为L0，待测物的读数为L，则待测物的实际长度L’=L-L0,其零点差值L0可正可负。
光学实验资料
：探索光的奥秘
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01
光学实验基础与原理
光学实验的基本概念与分类
• 光学实验是物理学的一个分支
• 研究光的产生、传播、干涉、衍射等现象
• 光学实验可以分为观测实验和测量实验
• 光学实验的基本概念
• 光源：产生光线的物体
• 光的传播介质：如空气、水、玻璃等
• 验证物理理论
实验器材
• 光源：如激光器
• 光学元件：如透镜、棱镜、光纤等
• 光探测器：如光电二极管
实验步骤
• 选择合适的物理模型和理论
• 设计光学实验，验证物理理论
• 分析实验结果，总结物理规律
光学实验在化学中的应用
实验目的
⌛️
• 研究光与化学反应的关
系
• 验证化学理论
实验步骤
• 选择合适的化学模型和
• 光的衍射：光在传播过程中遇到障碍物或小孔时，产生明暗相间的衍射条纹
光学实验的基本方法
• 观测法：通过观察光的传播现象，记录光线的位置和强度
• 测量法：通过测量光的参数（如波长、频率、相位等），研究光的性质
• 实验法：通过设计实验，控制变量，验证光学原理和理论
光学实验的仪器与设备
光学实验的仪器
• 光源：如白炽灯、激光器、汞灯等
• 光学实验的未来发展与挑战：探讨光学ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ验的发展趋势和未来挑战
光学实验的基本原理与方法
光学实验的基本原理
• 光的直线传播：光在均匀介质中沿直线传播
• 光的折射：光从一种介质进入另一种介质时，传播方向发生改变
• 光的反射：光遇到障碍物时，在原介质中沿相反方向传播
光学实验基础知识
第4组：分光计的调节及棱镜玻璃折射率的测定 第5组：用牛顿环干涉测透镜曲率半径 第6组：用单缝衍射测定钠光波长
4→5 5→6 6→4
.
第二轮第一周： 第1组：光具组基点的测定 第2组：望远镜和显微镜 第3组：偏振光的分析 第4组：用旋光计测定糖溶液的浓度
12 3 4 第5组：用透射光栅测定光波波长 第6组：用掠入射法测定透明介质的折射率 第7组：迈克尔逊干涉仪的调节和使用 第8组：单色仪的定标
平行光管出射的平行光射 向三棱镜的两个光学表 面，用望远镜分别接收 两表面的反射光，就可 计算出两束光的夹角Φ。 由几何关系可以证明Φ 与三棱镜顶角A的关系 为： Φ = 2A
.
平行光管
望远镜
A＝（α2-α1+β2-β1）/4
.
（三）光源 1.热辐射光源 基于热辐射原理，白炽灯，灯丝加热到白炽状态而发光。 连续光谱，功率较低，碘钨灯，溴钨灯。 2.气体放电光源 电流——气体介质——放电发光。 低压汞灯：小于1个大气压工作，在可见光区产生4条明亮
调节光具座底角的水平调节螺钉(借助水平尺)， 使光具座水平。 2.共轴
调节光学系统中各光学元件的光轴,使之共轴。 并让物体发出的成像光束满足近轴光线的要求。
.
3.等高 因为成像公式中的各段距离,都是指光学
系统光轴上的距离,所以要从光具座轨道上的 读数求出符合实际的距离,必须做到光学系统 的光轴和光具座道轨的基线平行——简称等 高。
.
（2） 细调
二次成像法 成小像时，
调节光屏位置， 使P〞与屏中心 重合；
成大像时，则 调节透镜的高低 或左右，使P′位 于光屏中心。依 次反复调节，便 可调好。
.
（二）分光计 精密测角仪：测量棱镜角，偏向角 分光仪器：借助分光元件可观察光谱，测
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实验仪器
光具座及附件、 白炽光源、 平面反射镜、 待测凸透镜和凹透镜
实验原理
在满足薄透镜和近轴光线的条件下，物距 、u 像距 v 和焦距 f
之间的关系为：
11 1 uv f
这就是薄透镜成像的公式，又称高斯公式。 并规定在上式 中
物距，实物为正，虚物为负；像距 v，实像为正，虚像为负；对凸透镜 f
思考题
1、在用共轭法测凸透镜的焦距时，D变大，标准误差 f 是变大还是变小？为什么？
2、什么是实像和虚像？什么是实物和虚物？如何获得虚物？ 3、如果进行单凸透镜成像的共轴调节时，放大像和缩小像的中心 在像屏上重合，是否意味着共轴？为什么？
光学基本测量
物理实验教学中心
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
实验背景
透镜是古老的光学元件，透镜分凸透镜 和凹透镜两类，它们有着广泛的应用，如照 相机、摄像机镜头镜片，望远镜、显微镜的 物镜和目镜，眼镜片等都是透镜组成。焦距 是薄透镜的光心到其焦点的距离，是薄透镜 的重要参数之一，测定焦距是最基本的光学 实验。
实验目的
1、 加深对薄透镜成像规律的理解。 2、掌握光学系统的共轴调节和简单光 路的分析及调整方法。 3、掌握薄透镜焦距的常用测定方法。
为正值，对凹透镜 f 为负值。
实验内容与步骤
一、凸透镜焦距的测定：
1、自准直法
自准直法测量原理图
则凸透镜焦距为 f x1 x2 2、物距像距法
物距像距法测量原理图
3、共轭法
共轭法测量原理图
D2 d 2 则：f
4D
二、凹透镜焦距的测定
则：
测量光路图
11 1 uv f
（虚物的物距为负）
f u gv uv
由于u<v，求出的凹透镜L2的焦距 为f 负值。
注意事项
在实验测试前，进行“共轴等高”的调整
具体调整过程可分两步进行 （1）粗调 先将透镜等器件向光源靠拢，调节高低、左右位置，凭目视 使光源、物屏上的透光孔中心、透镜光心、像屏的中央大致在一 条与光具座导轨平行的直线上，并使物屏、透镜、像屏的平面与 导轨垂直。 （2）细调 利用透镜二次成像法来判断是否共轴，并进一步调至共轴。