光学平台26项实验一、自准法测凸透镜焦距按图所示将磁力座靠紧平台钢尺，摆好实验装置，白炽灯源照亮小孔光栏透过小孔的光束照射到反射镜上，在小孔与反射镜之间放入待测透镜，然后沿钢尺移动透镜，在小孔板接近小孔的地方看到清晰的小孔像，此时透镜到小孔屏之间的距离即为透镜的焦距，（可从尺上直接读取）。

图1.白炽灯2.小孔光栏3.凸透镜4.二维调整架5.反射镜6.二维反射镜调整架7.二维平移台8.三维平移台9.一维平移台二、两次成像法测凸透镜焦距实物经正的薄透镜成一实像，物和像之间的距离必须不小于透镜到四倍焦距。

当满足此条件时，在物和屏之间透镜可两个位置，但其在位置A 处时，屏上出现放大的三孔屏的像，当透镜在B 位置时屏上将出现缩小的像。

调整好光路，使物屏和黑白屏间的距离大于四倍的焦距。

放入待测透镜先找到靠近物屏处的放大的实像，记下物屏到黑白屏之间的距离D 及放大像时透镜的位置。

然后移动透镜直到出现清晰的缩小的实像，记下此时透镜的位置量出AB 间距离d 由公式Dd D f 422-= 即可求出透镜的焦距。

图1.白炽灯源2.物屏（三孔屏）3.凸透镜4.二维透镜夹5.黑白屏6.一维座7.二维座三、凹透镜焦距的测定按自准法调出白炽灯平行光，即在较远处看到一灯丝的像，此时接近平行光，将凸透镜2作为辅助透镜（焦距F1位已知），与待测凹透镜3贴在一起合成组合透镜（可以认为两镜间的距离为0）这样可以把组合透镜看成一薄凸透镜，在屏上可得一实像此实像位置即为组合透镜的焦距面F2，测出组合透镜的焦距f 实际上是凹透镜3的像距，其物距为凸透镜的焦距f1（已知）。

由物像关系公式：'21'1'11f f f =- 因此'1'1''2'ff f f f -=即可求出凹透镜的焦距。

图1.白炽灯源2.凸透镜3.凹透镜4.二维透镜夹5.黑白屏6.一维座7.三维座四、由物像关系放大率侧目镜焦距按图调整好光路，在测微目镜中能清楚地看到微尺的像，并测量微尺像的高度，以微尺高度为物高，像高/物高=像距/物距，测出物距，根据上式即可求出目镜的焦距。

图1.白炽灯源2.微尺（10：100）3. 二维三爪镜架4.待测目镜5. 二维镜夹6.测微目镜架7.测微目镜8.三维座9.一维座五、组装显微镜并粗测其放大率显微镜的成像原理显微镜的光学系统如图L1为显微物镜，L2为显微镜的目镜L1的焦距很短（如100倍的物镜焦距只有1-2毫米）。

它的作用是将小物体AB 放大成实像''B A ,此实像''B A 作为目镜L2的物，通过L2在明视距离（一般为So-25厘米）处成一放大的虚像''''B A 。

虚像''''B A 成为眼睛这一光学系统的物，它在视网膜上成的像，就是眼睛通过显微镜对物AB 所获的最后的像。

这个像对瞳孔的张角较放在离眼为So 的物体AB 对瞳孔的张角大许多倍。

为提高放大率，实像''B A 应成目镜L2的第一焦点以内的焦深范围里。

图中代表镜筒长度，通常显微镜用标准筒长，其长度I=16厘米，A 代表物镜第二焦点F1到F2的距离，叫做光学间隔。

因为是固定的，为使成像清晰，在使用显微镜时，只能调节物体到物镜的距离。

1.从两块焦距不同的凸透镜中选一块作物镜，另一块作目镜限定筒长（约为16厘米），调正两透镜是它们的光轴在同一直线上。

2.在物镜前放置被观察的小物体2（微尺）使其在两透镜的光轴上，移动被观察物（微尺）直到眼睛从目镜观察到清晰放大的虚像，记下物与物镜间距离，在眼睛位置放上毫米刻尺，使像成在刻尺上，看到微尺在刻尺上的大小可测出其放大率。

图1.白炽灯源2.微尺（10：100）3. 二维三爪镜架4.物镜（f=50mm ）5. 二维镜夹6.目镜（f=30mm ）7.毫米刻尺（30mm 左右）8.干板夹9.一维座 10.三维座六、组装简单望远镜将准直物镜（含胶合透镜）做物镜，另一片凸透镜做目镜，调整两镜片同轴，前方在不同距离处放标尺，调正两镜片间的间隔将能看清标尺的像。

当改变两镜间的距离时望远系统的倍率放生着变化。

另外将准直物镜换上一般的凸透镜，将看到标尺的像的质量会发生变化，可作比较。

图1.标尺（或远方景物）2.凸透镜（含胶合透镜较好）3.光镜二维架（三爪夹）4.目镜（f=50）七、组装带正像棱镜的望远镜将六系统中在适当位置加正像棱镜，由于加入正像棱镜光路将缩短可将标尺改为物屏在平台上即可完成实验。

图1.白炽灯源2.物屏（三孔屏）3. 物镜（双胶合）4. 二维镜夹5. 正像棱镜6. 棱镜座7.目镜8. 三维镜夹9.二维座10.一维座 11. 三维座八、自装投影仪按图将光路组装好，调正白炽灯的聚光镜均匀照亮幻灯片移动投映物镜，在屏上显现清晰的幻灯片图像，通过更换物镜用两片组合或3片组合可观察到屏像的清晰度的变化。

从而了解投影物镜的规律。

图1.白炽灯2.幻灯片3.干板夹4.放映物镜（f=200）5.二维镜夹6.黑白屏7.一维座8.二维座九、透镜节点的测定根据透镜节点的性质是通过物方节点的光线，其共轭光线必然通过像方节点，并与入射光线平行。

先用自准法分别测定两种透镜组的焦点位置，并测出焦距后去掉小孔屏2和反射镜6，调正好白炽灯聚光镜使其发出平行光，用平行光照射透镜组，当一束平行光照射到定心夹上的透镜3，此时若透镜的后节点刚好与测节点器的转轴重合，整体转动测节器组时，透镜所成像位置始终不变。

此时在测量器尺上直接读取节点位置数值。

图1.白炽灯2.小孔屏3.透镜（f=100）4.测节器5.镜夹（透镜f=150）6.平面发射镜7.黑白屏8.一维座9.二维座十、单缝的夫琅和费衍射夫琅和费衍射是指平行光的衍射，即光源和接收屏幕到狭缝的距离都是无限远（或相当于无限远）。

在实验中常常借助于正透镜来实现，从光源S出发经透形成的平行光束垂直照射到狭缝AB上（缝宽为a），根据惠更斯-菲涅耳原镜L1的后焦面上叠加形成理，狭缝上各点都可看成是发射子波的新波源，子波在L2一组明暗的条纹，中间条纹最亮亦最宽。

实验中以He-Ne激光器作为光源，由于激光束具有良好的方向性，平行度很高，因而可以省去直准透镜L，并且，若使观察屏远离狭缝，缝的宽度远远小于1缝到屏的距离（即满足远场条件），则透镜L可以省略。

简化后的光路如图。

实2验证明，当Z 约等于100cm时，a约等于8*310 m时便可得到比较满意的衍射花样。

图11.钠光灯2.狭缝3.干板架4.二维镜架5.狭缝6.二维镜架（f=200）7.测微目镜及支架 8.三维座 9.二维座 10.一维座图2图3光强分布曲线如下图所示。

图3单缝衍射光强分布曲线十一、双缝、单缝衍射将单缝AB 换成双缝，每条缝的宽度仍为a,中间间隔宽度为b 的不透明部分，则两缝的间距为d=a+b,分布为：νββ22200cos sin 4I I =式中，λθπβsin a = ， λθπνsin d =表明，双缝衍射图样的光强分布由两个因子决定。

其一是22sin ββ，即单缝夫琅和费衍射图样的光强分布；其二是ν20cos 4I ，它表示光强同为I 0而相位差2v 的两光束所产生的干涉图样的光强分布。

因此双缝的夫琅和费衍射图样是单缝衍射和双缝干涉这两个因素联合作用的结果。

图11.钠光灯2.聚光灯（f=50）3.可调狭缝4.干板夹5.二维夹持架6.多缝板7.测微目镜架8.测微目镜9.三维座 10.一维座由前公式可得出（1）只要这两个因子中有一个为零，则光强为零。

就第一个因子22sin ββ而言，光强为零的条件是πλθπβk a ==sin 即 λθk a =sin (k= ,3,2,1±±±)就第二个因子ν20cos 4I 而言，光强为零的条件是πλθπν)21(sin -±==m d 即 λθ)21(sin -±=m d （m=1,2,3……）(2)出现双缝干涉光强其大致的条件是λλθπνn d ==sin即 λθn d =sin ),3,2,1,0( ±±±=n(3)当λθn d =sin 确定的干涉极大正好与由λθk a =sin 确定的衍射极小的位置重合时，那么第n 级干涉极大将不会出现，这称为缺级。

即当时发生缺级，例如d/a=3,则缺少 ,9,6,3±±±各级，其光强分布曲线如图图十二、夫琅和费圆孔衍射原理及实验均参照夫琅和费单缝衍射图1.钠光灯（a处加一小光栏1）2.衍射孔0.45毫米 3.透镜及支架4.测微目镜及支架十三、菲涅耳圆孔衍射图1.激光器及支架2.扩束镜及支架3.小孔板（ 1.5）及支架4.黑白屏5.一维座（6、8） 7.二维座十四、菲涅耳直边衍射现象的观察图1.激光器及支架2.扩束镜及支架3.刀片及干板架4.黑白屏5.一维座（6、8）6.二维座十五、双棱镜法则测激光波长用双棱镜分波前的方法产生双光束干涉实验是菲涅耳等人当年为研究验证光的波动性质所设计的。

实验装置如图所示。

单色光源M发出的光经凸透镜L 汇聚在狭缝S上，被照亮的单缝成为一线状光源，由它发出的光经双棱镜B折射形成两束如同从虚光源S1和S2发出的光一样，满足干涉条件。

将屏放在两束光束重叠区域内可看到与缝平行的干涉条纹，并且屏上任一点处的亮暗只决定于两光波到达该点的光程差。

当光程差为波长的整数倍时出明条纹，当光程差为波长的奇数倍时形成暗条纹。

图设S 1和S 2之间距为d ，其所在垂直轴平面至屏的距离为D ，（一般认为S 1，S ，S 2处在同一垂直轴面内），两相邻的亮条纹（或暗条纹）之间的距离为y ∆，单色光波长为λ ，根据干涉理论，当D 〉〉d 时，可得条纹宽度表达式为dD λ=∆y实验中只要测出d,D,y ∆,各量，有上式即可求出波长λ。

当采用激光器作实验时，光路如图所示。

因激光光束平行度高，方向性好，汇聚点S 为一良好的点光源。

由双棱镜B 折射造就的两束光源S 1和S 2发出的光在屏（可用墙壁）上叠加形成与双棱镜棱脊平行的干涉条纹。

图1.激光器及支架2.扩束镜及支架3.可调狭缝4.菲涅耳双棱镜5.干板夹6.测微目镜及架7.三维座8.一维座9.二维座 实验步骤1.按照“光学调整技术”中所描述方法调节激光束平行于导轨。

2.依次放置L ，B 并调节各元件共轴，改变B 位置观察屏上条纹的疏密变化。

3.在双棱镜B 后放置成像透镜L 0并调节共轴，观察屏上两虚光源所成像点（此时两像点应以极细的亮线连接），适当选择双棱镜位置，使得两像点间距离与可测部分的条纹总宽度相当。

4.测出N 条干涉条纹的总宽度W ，计算出条纹间隔y ∆。