望远镜组装及其放大率的测量
实验十一显微镜与望远镜的组装组装望远镜和显微镜
实验十一显微镜与望远镜的组装组装望远镜和显微镜实验十一显微镜与望远镜的组装望远镜和显微镜都是用途非常广泛的助视光学仪器，我们显微镜主要用来帮助人们观察近处的微小物体，而望远镜则主要是帮助人们观察检视远处的目标，它们常被组合在其他半导体器件中。
为适应不同用途和实用性的要求，望远镜和显微镜的产品种类很多，构造也各有差异，组合成但是它们的基本光学系统都由一个物镜和一个目镜组成。
望远镜和显微镜在天文学、电子学、生物学和医学等领域中都起着十分重要的催化作用作用。
[实验目的]1. 学会用物像放大法测透镜的激光焦距。
2. 熟悉和显微镜的构造及其放大原理。
3. 掌握光学系统的共轴调节方法。
4.学会望远镜、透镜放大率的测量。
[实验原理]1．物像放大法测透镜的焦距多种不同测量透镜焦距的方法虽然有许多种，但是在某些情况下，由于透镜的光心位置无法精确测定，甚至物屏、像屏的横杆也艰定准确．所以会给测量带来多少困难。
用物像放大法测神气镜或透镜组的焦距事实上就能完全克服这一困难。
图1如图1所示，将微尺分化板作为物置于导轨上，被测透镜也置于导轨上，其间距要大于被测透镜焦距，在测微目镜中看到清晰的微尺放大看得出来像，并与测微目镜弹仓管柱体板无视差。
量度其横向放大率为β1，并分别记下透镜和测微目镜的位置x1、y1，把测微目镜向后移动一段距离，并缓慢前移透镜，直至在测微目镜中板看到清晰的与测微目镜分划又弯叶无视差的微尺放大像。
测出新的像宽，求出放大率β2，记下透镜和测微目镜的位置x2、y2.横向放大率为: 像距改变量：被测透镜焦距：（1）2．光谱仪的构造及其放大原理。
望远镜往往通常是由两个共轴光学系统组成，我们把它简化为两个凸透镜，其中长焦距的凸透镜作为物镜，短焦距的反射镜作为目镜。
物镜的作用是将远处物体发出的光经会聚后在目镜物方焦平面上主镜生成一倒立的实像，而孔径起一放大镜作用，把其物方焦平面上的倒立实像再放大成一虚像，供人眼观察。
0自组望远镜或显微镜并测量其视觉放大率
自组望远镜或显微镜并测量其视觉放大率望远镜和显微镜都是助视光学仪器，是观察或测量时常用的仪器，它们有时也是其他一些光学仪器(如分光计等)的重要组件。
因此，了解它们的构造原理并掌握它们的使用方法不仅有利于加深理解透镜成像的规律，而且能为正确使用其他光学仪器打下基础。
实验目的(1)了解望远镜和显微镜的构造及其放大原理，并掌握其使用方法；(2)了解视放大率等的概念并掌握其测量方法；(3)进一步熟悉透镜成像规律。
实验原理望远镜主要用于观察远处的目标，显微镜主要用于观察近处的微小物体，它们的作用都是增大被观察物对人眼的张角，起着视角放大的作用。
两者的光学系统比较相似，都是由物镜和目镜组成，物体先通过物镜成一中间像，再通过目镜来观察。
两者对物体的放大能力都是通过视放大率来表示(在本实验中我们只关心放大率的大小，不考虑其符号)。
望远镜(telescope)基本的望远系统是由物镜和目镜组成的无焦系统，物镜的像方焦点与目镜的物方焦点重合。
无穷远物体发出的光经物镜后在物镜焦平面上成一倒立缩小的实像，再利用目镜(短焦距)将此实像成像于无穷远处，使视角增大，利于人眼观察。
为了利于对远处物体的观测，望远镜物镜的焦距一般较长。
图1 望远镜的基本光学系统图图1所示的望远镜，物镜与目镜均为会聚透镜，这种望远镜称为开普勒望远镜，其优点是可在物镜与目镜之间的中间像平面上安装分划板(其上有叉丝和刻尺)以供瞄准或测量。
实验装置中用到的望远镜(如分光计上的望远镜、光杠杆系统中的望远镜等)均为开普勒望远镜，在中间像平面上装有分划板。
实际上，为方便人眼观察，物体经望远镜后一般不是成像于无穷远，而是成虚像于人眼明视距离处；而且为实现对远近不同物体的观察，物镜与目镜的间距即镜筒长度可调，物镜的像方焦点与目镜的物方焦点可能会不重合。
使用望远镜时，观察者应先调目镜（这称为视度调节）看清分划板，使分划板成像于人眼明视距离处，再调节望远镜镜筒长度（这称为调焦），即改变物镜、目镜间距，使被观察物清晰可见并与分划板叉丝无视差（中间像落在分划板平面上）。
望远镜放大率的测定自组望远镜
透镜组3
目镜 （ ）
5.00
106.20
4.50
22.0
3.97
3.90
1.8%
物镜 （ ）
19.50
3
3.1
图3-1 成像公式法装置图
望远镜对焦无穷远
将目标刻度尺Ａ放置远处，保持望远镜与平行基本水平共轴。眼睛通过望远镜目镜观察,慢慢对望远镜调焦，当看到清晰的直尺上的刻度像时,物镜的像方焦点和目镜的物方焦点重合,这时望远镜对焦无穷远。
对于望远镜，两透镜的光学间隔近乎为零，物镜的像方焦点与目镜的物方焦点近乎重合。即 ，根据通过计算可得：
（1-2）
1.2
在光具座上放置两个二维平移底座，分别加上两个凸透镜，构成开普勒望远镜。在光具座另一端放置目标刻度尺，使凸透镜组成的望远镜可以清晰的看到刻度尺Ａ上刻度，再进行测量，如图1-3所示。
（a）
（2-8）
只要测出光阑的长度 ，及其像长 ，就可以算出望远镜放大倍数。
用读数显微镜测光阑长度
通过用游标卡尺测量光阑的长度记为 ,用读数显微镜测量像长记为 。用读数显微镜测量像长 测量的数都是客观的,而且测量精度达到 ,最终测量出的结果比较准确。
用望远镜物镜的进光孔径作为目的物,用读数显微镜在离目镜处看到清晰的进光孔径的像,如图3-3所示。调节读数显微镜的测量又丝与进光孔径的像的上下边缘相切,测量出进光孔径的像的直径。用游标卡尺测量出物镜进光孔径实际直径,代进公式算出望远镜放大倍数。
相对误差： =6.7%
表3-2
透镜组3： =5.00cm =19.50cm
测量次数
1
2
3
4
5
6
7
8
9
39.90
显微镜的组装及放大率的测定
光学实验实验名称：显微镜的组装及放大率的测定实验人员及其具体分工：马凯凯、王杰：实验设计黄立顺、白江伟：实验操作段海瑞、朱江龙：实验数据处理及实验报告系别：物理与电子科学系班级：2010级物理学本科班指导老师：包剑惠完成时间：2012年5月22日显微镜的组装及放大率的测定一、实验目的1、在光学平台上组装简单的显微镜，熟悉其构造及其放大原理。
2、学会显微镜放大倍数的测量。
二、实验仪器及用具光学平台 两个凸透镜 光源 箭孔屏 平面镜 毫米标尺 二维平移底座 半透半反镜 毛玻璃三、实验原理显微镜是一个由目镜和物镜组成的共轴光学系统，它通常是由四片以上透镜组成的系统，可以简化成两个凸透镜组成的放大光路。
被观察的物体放在物镜0l 的物方焦点0f 的外侧附近，先经0l 成放大实像与目镜物方焦点e f 内测附近，再经目镜e l 成放大虚像与明视距离以外。
被观察的物1y处在物镜前面靠近焦点0f 处，它经物镜在目镜的焦平面上成一放大的倒立实象2y ，通过目镜后成一倒立的虚象3y 于明视距离以外。
显微镜的视角放大率为：0''0eM f f s -∆⋅=⋅s = -25cm 为正常人眼的明视距离，△为光学间隔'f —物镜焦距，'ef —目镜焦距当物镜和目镜的焦距已知后，只要测出光学间隔△，就能计算视角放大率M .四、实验内容 一、自组显微镜的装置1、自组显微镜放大率的测定测定显微镜放大率最简便的方法如下图所示，设长为0l 的目的物PQ 直接置于观察者的明视距离处，其视角为e α，从显微镜中最后看到的虚像P’’Q’’亦在明视距离处，设其长度为-l ，视角为-0α ，于是00tan tan ElM lαα==因此，如用一刻度尺作目的物，取其一段分度长为0l ，把观察到的尺的像投影到尺面上，设备投影后像在刻度尺上的长度是l ，则可以求得显微镜的放大率。
将测得的显微镜的视角放大率与理论值0''0eM f f s -∆⋅=⋅ 比较1、用自准直法测量透镜的焦距2、自组显微镜放大率的测定（1）按照实验装置图布置各器件，按显微镜组成要求调节物镜、目镜的位置，并调仪器共轴。
望远镜的搭建和放大率测量实验小结
望远镜的搭建和放大率测量实验小结
我们需要准备一些材料，包括三脚架、目镜、物镜、焦距调节器等。
然后，我们将目镜和物镜安装在三脚架上，并使用焦距调节器调整它们的距离，使得物体能够清晰地成像在目镜中。
最后，我们可以通过旋转物镜来调整放大率。
在实验过程中，我们发现了一个有趣的现象：当放大率增大时，物体的大小也会随之增大。
这是因为放大率是物体在目镜中的像与实际物体大小之比。
因此，当我们增大放大率时，相当于将物体放大了同样的倍数，从而使其看起来更大。
除了观察天体运动外，望远镜还可以用于观察远处的建筑、风景等。
通过调整焦距和放大率，我们可以获得更加清晰和详细的图像。
此外，望远镜还可以帮助我们更好地了解宇宙和自然界的奥秘。
望远镜是一种非常有用的工具，它可以帮助我们观察到平时无法看到的事物。
通过本次实验，我们不仅掌握了望远镜的搭建和使用方法，还深入了解了它的原理和应用。
希望今后能够继续探索更多的科学知识！。
望远系统的搭建和参数测量实验
课程名称：应用光学实验项目名称：望远系统的搭建和参数测量实验统的物空间，由于前面没有成像物件，故物镜的边框的像L 1′就是自身，即D 1′=D 物镜。
将目镜的边框经过前面的光学系统物镜成像到系统的物空间，设像为L 2′，通过公式可计算出D 2′，通过比较D 1′和D 2′的大小即可确定孔径光阑。
若D 1′大于D 2′，即目镜为孔径光阑；若D 1′小于D 2′，即物镜为孔径光阑。
3.望远镜出瞳直径和出瞳距离在几何光学中把孔径光阑经过它的前方所有的光学系统部分所成的像称为入瞳，把孔径光阑经过他的后方所有的光学系统部分所成的像称为出瞳。
由于孔径光阑的前方已没有其他光学系统，因此这个光学系统的入瞳就是孔径光阑本身（即物镜框）。
孔径光阑经过它后方所有光学系统所成的像就是出瞳。
出瞳到目镜最后一个表面上的距离就是出瞳距。
4.望远系统视场角与视场光阑物镜的后焦平面上可以放置分划板，分划板框即是视场光阑。
视场光阑的位置和孔径将直接限制物面或像面的成像范围。
当系统对远距离物体成像时，视场的大小往往用视场角表示，如下图。
图2 开普勒望远镜的光束限制图tanω=y ′f 1′ = D 视2f 1′ （1）其中，D 视是视场光阑直径，f 1′是物镜焦距。
开普勒望远镜的视场2 ω一般不超过8°−15°。
人眼通过开普勒望远镜观察时，必须使眼瞳位于系统的出瞳处，才能观察到望远镜的全视场。
5.望远镜的放大率当观测无限远处的物体时，物镜的焦平面和目镜的焦平面重合，物体通过物镜成像在它的后焦面上，同时也处于目镜的前焦面上，因而通过目镜观察时成像于无限远，如图所示：图3 望远系统的视觉放大率图设ω′′表示眼睛直观物体时的张角；ω′表示眼睛通过望远镜观察物体时的张角。
两种情况下，眼睛视网膜上所成像的大小分别是：图4 望远系统视觉放大倍率测量光路图5 望远系统视觉放大倍率推导过程tan φ=y f 平行光管′tan φ1′=y ′f望远物镜′(6)平行光管射出的是平行光，且通过透镜光心的光线不改变方向，因此ϕ=ϕ′=ϕ1=ϕ1′ (7) 图6 望远系统实验装配图图7 出瞳的测量望远系统的出瞳和出瞳距在望远目镜后放置相机，调节相机与目镜之间的距离，初步得到较为清晰的圆形光斑。
望远镜的组装与检测
图 3 望远镜的光路图
根据望远镜的光路图可以确定各光学镜片的大致安装位 置。镜体是望远镜的主要部件，首先把棱镜固定在镜体里， 由弹簧钢片压紧。两组棱镜装完后，把镜体放在像倾斜仪上， 检查棱镜的反射像是否倾斜。如果倾斜，调整镜体侧面的两 组小螺钉，校正倾斜的像。然后依据望远镜的机械构造依次
（五）结束语
望远镜的精度主要由机械系统和光学系统的机械加工来 保证。组装后，可以通过望远镜综合检查仪的检测调整和修 正光轴偏、像倾斜等项目的误差。
【参考文献】 [1] [美]Paul R.Yoder.Jr.光机系统设计[M].周海宪,程云芳,译.北
京:机械工业出版社,2008,1. [2] 石顺祥,张海兴,刘劲松.物理光学与应用光学[M].西安电子
K
图6
图形上方的发散线条测像倾斜；图形下方带数码的短线 测放大率。
（四）望远镜的检测
望远镜测量应在无震动，光线较暗的室内进行，应避免 外部较强的光线直接照射在投影屏上。
检测时，将被测望远镜置于工作台玻璃上，手持望远镜 坐在工作台前，观察投影屏。如果分划板没有经过望远镜在 投影屏上成像，此时，手持望远镜慢慢地沿望远镜轴向或径 向偏转，直到投影屏上出现亮点光斑，捕捉到此光斑，由此 光斑来调节工作台上玻璃板的角度。然后调节望远镜的目镜 焦距，调清晰分划板经过望远镜在投影屏上的像。根据由望 远镜射出的两支分划板的亮线图案的相对位置，以及亮线对 投影屏的黑线图案的相对位置，测出所需的数据，并可在监 视投影屏的同时，调整望远镜，校正偏差。
【参考文献】 [1] 中华内镜学会.返流性食管病(炎)诊断及治疗方案(试行) [J].
显微镜望远镜放大率的测定
实验二、显微镜 望远镜放大率的测定
一、目的：
1、了解显微镜、望远镜的构造原理，掌握使用方法
2、测定放大率
二、仪器及工具
刻度尺、微尺各一支、读数显微镜一台、望远镜一台、显微镜一台
三、原理：
显微镜和望远镜的放大率M 定义为：
L
L
M E ∆∆=∂∂=
10视角不用仪器时物体所张的角用一起时虚象所张的视
对显微镜：1L ∆为虚象的长度 L ∆为微尺（物）的长度 对望远镜：1L ∆为物镜的直径 L ∆为目镜光斑的直径
四、实验内容： 1、 测显微镜的放大率
10倍505=⨯
7.49=M 7.0=∆M 7.07.49±=∆±=M M M %5.1=∆=M M
E
40倍2005=⨯
2.199=M 8.0=∆M 8.02.199±=∆±=M M M %4.0=∆=M M
E
2、测望远镜的放大率：
★注意事项：
1，仪器调节要仔细，显微镜由下向上调节；
2，微尺不能安装颠倒。
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望远镜组装及其放大率的测量望远镜是用途极为广泛的助视光学仪器，望远镜主要是帮助人们观察远处的目标，它的作用在于增大被观测物体对人眼的张角，起着视角放大的作用，它常被组合在其他光学仪器中。
为适应不同用途和性能的要求，望远镜的种类很多，构造也各有差异，但是它的基本光学系统都由一个物镜和一个目镜组成。
望远镜在天文学、电子学、生物学和医学等领域中都起着十分重要的作用。
【实验目的】1、熟悉望远镜的构造及其放大原理；2、掌握光学系统的共轴调节方法；3、学会望远镜放大率的测量。
【实验仪器】光学平台、凸透镜若干、标尺、二维调节架、二维平移底座、三维平移底座。
【实验原理】1、望远镜构造及其放大原理望远镜通常是由两个共轴光学系统组成，我们把它简化为两个凸透镜，其中长焦距的凸透镜作为物镜，短焦距的凸透镜作为目镜。
图1所示为开普勒望远镜的光路示意图，图中L 0为物镜，Le 为目镜。
远处物体经物镜后在物镜的像方焦距上成一倒立的实像，像的大小决定于物镜焦距及物体与物镜间的距离，此像一般是缩小的，近乎位于目镜的物方焦平面上，经目镜放大后成一虚像于观察者眼睛的明视距离于无穷远之间。
物镜的作用是将远处物体发出的光经会聚后在目镜物方焦平面上生成一倒立的实像，而目镜起一放大镜作用，把其物方焦平面上的倒立实像再放大成一虚像，供人眼观察。
用望远镜观察不同位置的物体时，图1 图2只需调节物镜和目镜的相对位置，使物镜成的实像落在目镜物方焦平面上，这就是望远镜的“调焦”。
望远镜可分为两类：若物镜和目镜的像方焦距均为正（既两个都为会聚透镜），则为开普勒望远镜，此系统成倒立的像；若物镜的像方焦距为正（会聚透镜），目镜的像方焦距为负（发散透镜），则为伽利略望远镜，此系统成正立的像。
2、望远镜的视角放大率 望远镜主要是帮助人们观察远处的目标，它的作用在于增大被观测物体对人眼的张角，起着视角放大的作用。
望远镜的视角放大率M 定义为：eM αα=用仪器时虚像所张的视角不用仪器时物体所张的视角 （1）用望远镜观察物体时，一般视角均甚小，因此视角之比可以用正切之比代替，于是，光学仪器的放大率近似可以写为： 0etg M tg αα=（2） 在实验中，为了把放大的虚像l 与l 0直接比较，常用目测法来进行测量。
如图2所示。
设长为0l 的标尺（目的物PQ ）直接置于观察者的明视距离处（约3米），其视角为e α，用一只眼睛直接观察标尺（物PQ ），另一只眼睛通过望远镜观看标尺的虚像（""P Q ）亦在明视距离处，其长度为l -，视角为0α-，调节望远镜的目镜，使标尺和标尺的像重合且没有视差，读出标尺和标尺像重合区段内相对应的长度，即可得到望远镜的放大率：00e tg lM tg l αα== （3）因此只要测出目标物的长度0l 及其像长l ，即可算出望远镜的放大率。
3、望远镜的计算放大率 0ef M f =-（4） 由上式见，视放大率（绝对值）等于物镜与目镜的焦距之比，欲增大视放大率，必须增大物镜的焦距或减小目镜的焦距。
同时，随着物镜和目镜的焦距的符号不同，视放大率可正可负。
如果M 为正值，像是正立的，为伽利略望远镜，如果M 为负值，像是倒立的，为开普勒望远镜。
【实验内容】图31、根据已知透镜的焦距确定一个为物镜、另一个为目镜，并将标尺直接置于观察者的明视距离处（约3米）。
2、将物镜、目镜放在一起，调节高低、左右方位，使其中心大致在一条与光学平台平行的直线上，同时，各光学元件互相平行，垂直于光学平台。
3、按照图3的光路组成开普勒望远镜，向约3米远处的标尺调焦，并对准两个红色指标间的“E ”字（距离0l =5 cm ）。
4、一只眼睛对准虚像标尺两个红色指标间的“E ”字，另一只眼睛直接注视标尺，经适应性练习，在视觉系统同时看到被望远镜放大的标尺倒立的虚像和实物标尺，微移目镜，直到将目镜放大的虚像推移到标尺的位置处。
5、分别测出虚像标尺中两个红色指标在实物标尺中对应的位置1x 和2x ，计算出放大的红色指标内直观标尺的长度l （注：21l x x =-）。
6、求出望远镜的测量放大率0lM l =，并与计算放大率0ef f 作比较。
【思考题】在望远镜中如果把目镜更换成一只凹透镜，即为伽俐略望远镜，试说明此望远镜成像原理，并画出光路图。
【数据记录】望远镜放大率的测量数据记录参考表0l = 单位：求出望远镜的测量放大率0lM l =，并与计算放大率0ef f 作比较光衍射相对光强分布的测量光的衍射现象是光的波动性的一种表现，它说明了光的直线传播规律只是衍射现象不显著时的近似结果。
衍射现象的存在，深刻地反映了光子（或电子等其他微观粒子）的运动是受测不准关系制约的。
因此研究光的衍射，不仅有助于加深对光的本性的理解，也是近代光学技术（如光谱分析、晶体分析、全息分析、光学信息处理等）的实验基础。
衍射实验导致了光强在空间的重新分布，利用光电传感元件测量和探测光强的相对变化，是近代技术中常用的光强测量方法之一。
【实验目的】1、观察不同衍射元件产生的衍射，归纳总结单缝衍射现象的规律和特点；2、学习利用光电元件测量相对光强的实验方法单缝相对光强的分布规律； 4、学习微机自动控制测衍射光强分布谱和相关参数。
【实验仪器】He-Ne 激光器、可调单缝、SGS －1型衍射光强自动记录系统、平面镜、二维底座等。
【实验原理】1、夫琅和费单缝衍射衍射现象分两大类：夫琅和费衍射(远场)和菲涅耳衍射(近场)。
本实验仅研究夫琅和费衍射。
夫琅和费衍射要求光源和接受衍射图像的屏幕远离衍射物(如单缝等)，即入射光和衍射光都是平行光。
夫琅和费衍射光路见图1，其中，S 是波长为 λ 的单色光源，置于透镜L 1的焦平面上时，单色光经L 1后形成平行光束投射到缝宽为a 的单缝上，通过狭缝后的衍射光经透镜L 2会聚在其后焦平面处的屏P 上，屏上将呈现出亮暗相间按一定规律分布的衍射图样。
由惠更斯——菲涅耳原理可知，单缝衍射的光强分布公式为20)s i n (uu I I =ϕ，λϕπsin au = （1）式中：a 为单缝的宽度，I 0为入射光光强，ϕ 为衍射光与光轴的夹角—衍射角。
在衍射角ϕ时，观察点的光强I ϕ值与光波波长λ 和单缝宽度a 相关。
2、衍射光强分布谱[sin (u ) / u ]2常称为单缝衍射因子，表征衍射光场内任一点相对光强（I ϕ / I 0）的大小。
若以sin ϕ 为横坐标，（I ϕ / I 0）为纵坐标，可得到单缝衍射光强的分布谱（如图2所示）。
当ϕ = 0时，I ϕ = I 0 （2）这是平行于光轴的光线会聚处——中央亮条纹中心点的光强，是衍射图像中光强的极大值，称为中央主极大。
当a sin ϕ = k λ ， k = ±1，±2，±3， (3)则u = k π, I ϕ = 0, 即为暗条纹。
与此衍射角对应的位置为暗条纹的中心。
实际上ϕ 角很小，因此上式可改写成ak λϕ=（4）由图1也可看出，k 级暗条纹对应的衍射角Lx kk =ϕ（5）故Lx a k k=λ（6）由以上讨论可知（1）中央亮条纹的宽度被k = ±1的两暗条纹的衍射角所确定，即中央亮条纹的角宽度为aλϕ2=∆。
（2）衍射角ϕ 与缝宽a 成反比，缝加宽时，衍射角减小，各级条纹向中央收缩；当缝宽a 足够大时（a >>λ）。
衍射现象就不显著，以致可略去不计，从而可将光看成是沿直线传播的。
（3）对应任意两相邻暗条纹，其衍射光线的夹角为aλϕ=∆，即暗条纹是以点P 0为中心、等间隔、左右对称地分布的。
（4）位于两相邻暗条纹之间的是各级亮条纹，它们的宽度是中央亮条纹宽度的1/ 2。
这些亮条纹的光强最大值称为次极大。
出现的位置在sin ()0d udu u=。
它们是超越方程tan u u =的根，其数值为 1.43,2.46,3u πππ=±±± （7） 对应的sin ϕ值为 1.43, 2.46, 3.47ain a a aλλλϕ=±±± （8） 实际上衍射角度ϕ很小，ain ϕϕ≈，所以在观察屏上用衍射角表示这些次极大的位置近似为1.43,2.46,3.47ox L a a a λλλϕ≈=±±± （9） 与它们相应的相对光强度分别为4.7% 1.7% 0.8% II =，，， （10）由（10）式可知，次极大的光强度较主极大光强度弱的多，如果考虑到倾斜因素，其实际强度较（10）式所得的数值还要小。
3、光强测定原理上述衍射光强分布谱测定要借助光探测仪器，此设备中关键的光探测元件称为光电传感元件。
光电传感器是一种将光强的变化转换为电量变化的传感器。
本实验使用的硅光电二极管是基于光生伏特效应的光电器件。
当光照射到pn 结时，设光子能量大于禁带宽度E g ，使价带中的电子跃迁到导带，从而产生电子-空穴对，电子与空穴分别向相反方向移动，形成光电动势。
光电二极管的理想等效电路如图4所示。
从理想等效电路来看，光电二极管可看做是由一个恒流I L 并联一个普通二极管所组成的电源，此电源的电流I L 与外照光源的光强成正比。
无光照时，其电流-电压特性无异于普通二极管，而有光照时，其电流-电压特性符合pn 结光生伏特效应。
由于二极管的正向伏安特性，只有负载电阻接近于零时，光电流才与光照成正比。
按图5接线，由运算放大器构成的电流电压转换电路能使输入电阻接近于零，所以是光电二极管的理想负载。
4、光栅线位移传感器原理上述光强测定原理解决了衍射光强分布纵坐标数据测定，而分布谱的横坐标可采用一种光栅尺（即光栅位移传感器）来测定，其基本原理是利用莫尔条纹的“位移放大”作用，将两块光栅常数都是d 的透明光栅，以一个微小角度θ 重叠，光照它们可得到一组明暗相间等距的干涉条纹，这就是莫尔条纹。
莫尔条纹的间隔m 很大（如图6），从几何学角度可得2/sin 2θdm =（11）从（11）式可知，θ 较小时，m 有很大的数值。
若一块光栅相对另一块光栅移动d 的大小，莫尔条纹M 将移动m 的距离。
即莫尔条纹有位移放大作用，其放大倍数k = m / d 。
用光探测器测定两块光栅相对位移时产生莫尔条纹得强度变化，经光电变换后，成为衍射光强分布谱横坐标得长度数值，即构成一把测定位移的光栅尺。
光栅尺可精确测定位移量，正是利用这个特点在精密仪器和自动控制机床等计量领域，光栅位移传感器有广泛的应用。
本实验中用的光栅尺种，200 mm 长度的光栅为主光栅，它相当于标准器，固定不动。
可动小型光栅为指示光栅，它与光栅探测器联为一体，也就是光栅移动，光探测器同步移动，莫尔条纹也移动，位移量时正值；如果指示光栅改变一动方向，光探测器也反方向移动，莫尔条纹随着改变运动方向，位移量是负值。