几何光学实验研究
一、实验内容
（一）仪器的组安装和调整
1、安装
矩形光盘安装：
（1）在矩形光盘背面安好工形托架
（2）将大支杆插入大三角支架
（3）将安在矩形光盘上的工字型托架插入大支杆孔
（4）调整矩形光盘于水平位置，旋紧各螺丝
（5）将光源支杆插入小三角支架，旋紧螺丝
2、调整
光源筒在U型支架上可以灵活转动，改变射出光线的角度；调节支杆高度可以改变光源的高度；灯泡位置可在灯座筒里转动，使灯丝正好位于透镜的焦点上。
仪器使用前调整步骤如下：
（1）将低压电源的输出电压调至2V，接通电路，逐次增大电源的输出电压
（2）将光源靠近矩形光盘的缝屏板，并将缝屏板上的光拦插片第一、七条关闭，拉开其他的，使光屏上出现五条光带
（3）将光源筒向光盘上倾斜，使光带落在矩形光盘上，仔细调整角度，使光带既能照满光盘，又使亮度最好
（4）调整灯丝位置，前后移动和转动，使光盘上得到窄而亮并且近乎平行的五条光带
（5）使矩形光盘与桌面平行，调整光源的投射角，使五条光带的中间一条正好透射在光盘中央的黑色标记上
（二）分光小棱镜的使用
实验方法：分光小棱镜的角度主要用来改变光
的入镜角度，把小棱镜吸于光具盘上，分光交
于主光轴一点。
实验现象:如右图所示
（30°和11°小棱镜分光角度目测差别不大，
故以右图示意即可）
（三）透镜的光学作用
将大双凸透镜吸
使三条光线都通过光通过光心的光线，按原方向传播，发生偏转
将大双凸透镜吸
使主
光轴通过透镜光再使二次反射光线于透镜前焦
则折射通过主焦点的光线，
跟主光轴平行
将大双凸透镜吸
使光平行主光轴的光线，
后会聚在焦点
上
将小双凸透镜吸
在小双凸透镜的焦点后放置一大双凸
使光线通过从主光轴焦点外某一点发出的近轴光线，
射后会聚在主光轴上一点
将凹透镜吸附在
使三条光平行主光轴的光线，
后成发散光线
（四）球面镜的光学性质
将凹面镜吸附于光盘上，使平行于主光轴的五条光线经凹面镜反平行于主光轴的五条光线经凹面镜反射后都交汇于一点
将凹面镜吸附于光盘上，使平行于主光轴的五条光线经凹面镜反平行于主光轴的五条光线经凹面镜反射后成发散光线，把发散光线反向延长后会聚于焦点
将带有小箭头的棱镜放在一条光带上看作物体，在主光轴上放置光线经小棱镜分光成两条，两条光线射到凸面镜成发散光线，反向延长后会聚于一点
将带有小箭头的棱镜放在一条光带上看作物体，在主光轴上放置光线经小棱镜分光成两条，两条光线射到凸面镜会聚在一点（黑线为主光轴）
（五）凸透镜成像
二缩
像
二等
像
焦距倒像
焦理
像在无限远
焦实
成像，
的
相
侧，成正立放大像
（六）光的反射把小平面镜吸
附于圆盘上，
线转到水平位置，只使光源中间的一条光线和圆盘零度线重合，转动可看到入射光线、
线和法线的夹角总是相等，
了光的反射定律
使平面镜背面的漫反射镜对着入射漫反射光线是无规则的，所以不好观察到
使两条光线经过凸透镜相交
视为发光物体，过
两入射光线反两反射光线的反向延长线交于镜面右侧一点，大致看出成像位置到镜面的距离相等，
将半圆透镜吸
中心重合。
使一条光线进入半圆柱透镜光线由光疏媒质进入光密媒质时发生折射以及界面的反射现象
使光线由半圆透镜进入，由空气折光线由光密媒质进入光疏媒质时发生折射以及界面的反射现象
使入射光线的光线由光密媒质进入光疏媒质时，射角达到90
射光线，为全反射
将直角棱镜吸
附在圆盘上，使光线垂直于此时发生全反射，
变
将直角棱镜吸
附在圆盘上，
使光线从斜边
光线在两个
直角边上发
生全反射，
向改变
（七）平行透明板光路
实验方法：将玻璃砖吸附在圆盘上
实验现象：光线通过两相互平行的玻璃面发生偏折，如右图所示
（八）光通过三棱镜的色散与合成
将狭缝的一个
遮光板拨开，
把三棱镜毛面
向上，吸附于
光束从三棱镜
侧面入射，射
出光线向上偏
折形成色散现
象
把第二块三棱镜毛面向下，吸附于方盘色可见色散光重新合为白光，从第二块第三块射出且与入射光平行
（九）近视眼和远视眼的矫正（远视眼）在
方盘上吸附一
镜，使三条平行光入射凸柱小双凸柱透镜代表眼睛水晶体
（远视眼）用小双凹柱透镜靠近小双凸柱小双凹柱透镜代表眼睛，焦距较前移动，示意得到矫正
（近视眼）在方盘上吸附一
镜，使三条平行光入射凸柱用小双凹透镜代表眼睛，焦距较后移动，示意得到矫正
（十）光学仪器光路的实验
1、显微镜光路
像点后约距小双凸透250
mm ，则第二次成放大正立的虚像a’’b’’。
2、开普勒望远镜光路 于棱镜的一条分光和主轴的交点处，在像点外放置小双凸透镜。
3、伽利略望远镜光路
【注意事项】
1. 不要用手接触光学元件抛光表面，只可接触棱边。
2. 使用平行光源时，灯泡的位置要装合适，灯丝要居中，光源的高度和角度都要调好。
3. 打开电源之前应保证电压最低，在逐次提高，使用电压要与灯泡电压相符。
4. 光源灯泡中电流较大，灯口耐热能力有限，其连续使用最好不要超过15分钟，可适当降低额定电压，以延长光源寿命。
5. 在放置或取下光学器件时，注意同时放置或取下吸铁石和光学器件，避免光学器件或吸铁石的掉落，损坏仪器，同时轻拿轻放，减少光盘的振动，避免光路的改变。