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深圳大学光学实验主要仪器、光路调整与技巧
力表座等
三、实验原理:
光路调试技术
在光学实验中,光学元件同轴等高的调节是实验中必不可少的一个重要环节,它
关系到成像质量的好坏、能否得到预期的光学现象和满意的测量结果。可以说调整好
光路是进行光学研究和光学实验应具备的技能。下面介绍光路的基本调整方法。
3.2.1 共轴调节 光学实验中经常要遇到用一个或多个透镜同时成像,为了获得较好的像,必须使
光学实验仪器主要包括:光源,光学元件,接收器等。
1) 氦氖激光器
8)燕尾式平移台
2) 激光夹持器
9)分化板
3) 显微物镜
10)透镜/反射镜支架 (Φ40.0)
4) 物镜接圈
11)干板架
5) 开口透镜/反射镜支架(Φ20.0) 12)毛玻璃
6) 一维调节滑块
13)平行平晶
7)K9 平凸透镜(Φ40.0, f150.0) 14)导轨,滑块,支杆,调节支座,磁
激光器
扩束镜
准直镜
观察屏
图 1-3 平行光路粗调示意图
3)细调-剪切干涉法。如有条件,可以选用平晶进行细调。在准直镜后,倾斜 放置一平行平晶,观察平晶两表面反射光束重叠部分产生的剪切干涉条纹,如图 1-4 所示,沿光轴前后微移动准直透镜,使条纹渐渐由密变疏,直到条纹最宽或成均匀光, 如图 1-5 所示,这时准直镜处于最佳位置,出射光为平行光。剪切干涉法只能用于相 干光束的调整,非相干照明时,可用自准直法调整。
深圳大学实验报告
课程名称:
工程光学(1)
实验名称: 实验一 光学实验主要仪器、光路调整与技巧
学院:
光电工程学院
专业:
指导教师:
报告人:
学号:
组别:
实验时间:
2015 年
实验报告提交时间:
教务处制
一、 实验目的与要求: 掌握光学专业基本元件的功能;
掌握基本光路调试技术,主要包括共轴调节和调平行光
二、 实验器材:
2)第二步细调,即移动透镜,当两次成像中心重合即达到共轴,若不重合,须 视情况针对性地调节各光学元件,直至两次成像的中心重合。如果系统有两个以上的 透镜,先加入一个透镜调节共轴,然后再依次加入透镜,使每次所加透镜都与原系统 共轴。
反射镜共轴的调节方法类似。
3.2.2 平行光束的获得与检测 在光学实验中,经常要用到准直性良好的平行光束。这可以在扩束镜和针孔滤波
激光器
扩束镜
准直镜
图 1-2 共轴调节示意图 2)粗调-自准直法。沿光束传播方向,前后轴向移动准直透镜,直到从自准直 反射镜反射回来的自准直像落在针孔表面,并于针孔重合。或者在准直镜后放一观察 屏,如图 1-3 所示,前后移动,观察准直后光斑的变化,若在一个较大范围内光斑 直径几乎无变化,可视为准直成功,完成粗调。在调节中要注意光斑变化和准直镜移 动方向的关系,从而很快达到粗调的效果。
各个透镜的主光轴重合(即共轴),并使物体位于透镜的主光轴附近。另外,为了最 大限度的利用激光扩束后的面光源,所有透镜的主轴都需要大致通过光斑中心,才能 获得清晰的像。
共轴调节使物、观察屏的中心处在透镜光轴上,并使各光学元件共轴,达到共轴 能保证近轴光线的条件成立。共轴调节一般分为两步骤进行:
1)第一步粗调,即用眼睛观察,使物、观察屏与透镜中心大致在一条直线上。 粗调的方法如下:通过前后移动白屏的方法先使激光光束与台面平行,再将透明物、 扩束镜、双凸透镜依次摆好,调节它们的取向和高低左右位置,凭眼睛观察,再让光 斑、物、镜的几何中心处在一条直线上,这样便使透镜镜的主光轴与平台面平行且共 轴,光斑也最大限度得到利用。
1-4 细调产生干涉条纹图
扩束镜
准直镜
微移动 图 1-5 平行光的检测示意图
观察屏
平晶
观察屏(条 纹变化,使 之越来越 少) 平晶
四、实验内容与步骤:
(1)参照图 1-6,沿导轨装妥各器件(先不安装扩束显微物镜和准直平凸透镜部分), 并调至共轴。
(2)首先将分划板中心通孔高度定为光轴高度,将分划板移至贴近激光器的位置, 调节激光器高度,使激光束通过分划板中心圆孔。再将分划板移至较远处,调节激光 夹持器,使激光束再次通过分划板中心圆孔(近端调高低,远端调俯仰)。重复二三 次高低和俯仰调节,使激光束在合适的高度保证基本水平。 (3)在系统中加入扩束物镜和准直透镜,适当调节激光束和扩束镜,准直透镜共轴, 且准直透镜在扩束镜的前焦面上。前后移动分划板,观测分划板上的圆斑大小是否变 化。若变化,则前后移动准直透镜,直到前后移动分划板,板上的圆斑大小不发生变 化,完成平行光粗调。 (4)将分划板替换为平行平晶,将毛玻璃放在在平行平晶反射光路上,前后移动准 直透镜,使得毛玻璃上可以观察到干涉条纹。 (5)细微调节平移台丝杆,观察干涉条纹变化,使得条纹数逐渐减少到一条或半条 条纹,完成细调。
器之后加入准直透镜来获得。准直透镜的前焦点应于扩束镜的后焦点重合,并且二者 的光轴也应一致。准直透镜通常使用口径较大、焦距较长的双胶合透镜,这样可以获 得截面较大的光束,以便处理较大一些的图像。在要求不太高的实验中,也可使用单 片的正透镜作为准直透镜。平行光束的调整步骤如下:
1)调整扩束镜和准直镜共轴,如图 1-2 所示。
五、实验数据记录: 要求:如实记录实验过程和现象以及相关数据,图表绘制要规范。
六、实验数据分析及思考题: 要求:对实验数据进行分析,回答实验讲义或实验现场遇到的思考题。
七、实验结论: 要求:简要总结实验所得到的结论以及实验收获。
指导教师批阅意见:
成绩评定:
备注:
指导教师签字: 年月日
注:1、报告内的项目或内容设置,可根据实际情况加以调整和补充。 2、教师批改学生实验报告时间应在学生提交实验报告时间后 10 日内。