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光学防震实验平台说明书

SAHT型光学平台()气浮式蜂窝板型防震台使用说明书SAHT型光学平台可供大专院校普通物理实验课开设光学实验使用。

本说明书举例说明项实验涵盖了几何光学、波动光学和信息光学比较重要的基础课题,大部分有测量要求,少部分限于观察现象。

各实验所需学时长短不一,教师可按教学要求搭配实验内容,组织实验课教学。

1用自准法测薄凸透镜焦距 (4)2用贝塞耳法(两次成像法)测薄凸透镜焦距 (5)3由物象放大率测目镜焦距 (6)4透镜组节点和焦距的测定 (8)5自组投影仪 (9)6测自组望远镜的放大率 (10)7自组带正像棱镜的望远镜 (11)8测自组显微镜的放大率 (12)9杨氏双缝实验 (13)10菲涅耳双棱镜干涉 (14)11夫琅禾费单缝衍射 (21)12光栅衍射 (24)13偏振光的产生和检验 (27)1 用自准法测薄凸透镜焦距实验装置(图1-1)1:白光源S(GY-6A)6:三维调节架(SZ-16)2:物屏P(SZ-14)7:二维平移底座(SZ-02)3:凸透镜L (f′=190 mm)8:三维平移底座(SZ-01)4:二维架(SZ-07)或透镜架(SZ-08)9-10:通用5:平面镜M 底座(SZ-04)图1-1实验步骤1)参照图1-1,沿米尺装妥各器件,并调至共轴;2)移动L ,直至在物屏上获得镂空图案的倒立实像;3)调M 镜,并微动L ,使像最清晰且与物等大(充满同一圆面积);4)分别记下P 和L 的位置a 1、a 2;5)将P 和L 都转1800之后,重复做前4步;6)记下P 和L 新的位置b 1、b 2;7)计算:12,a a f a -= ; 12,b b f b -=2)(,,,b a f f f += 2 用贝塞耳法(两次成像法)测薄凸透镜焦距实验装置(图2-1)1:白光源S 5:白屏H (SZ-13)2:物屏P (SZ-14) 6:二维平移底座(SZ-02)3:凸透镜L (f '=190 mm) 7:三维平移底座(SZ-01)4:二维架(SZ-07)或透镜架(SZ-08) 8-9:通用底座(SZ-04)图2-1实验步骤1)按图2-1沿米尺布置各器件并调至共轴,再使物与白屏距离f l '>4;2)紧靠米尺移动L ,使被照亮的物形在屏H 上成一清晰的放大像,记下 L 的位置a 1和P 与H 间的距离l ;3)再移动L ,直至在像屏上成一清晰的缩小像,记下L 的位置a 2 ;4)将P 、L 、H 转180°(不动底座),重复做前3步,又得到L 的两个位置b 1、b 2 ;5) 计算:12a a d a -= ; 12b b d b -=()224a a l d f l -'=;()224b b l d f l -'= 待测透镜焦距:2a b f f f ''+'= 3 由物像放大率测目镜焦距实验装置(图3-1)1:白光源S 7:测微目镜ME2:微尺分划板M (1/10 mm ) 8:三维平移底座(SZ-01)3:双棱镜架(SZ-41) 9:三维平移底座(SZ-01)4:待测目镜Le (e 'f =29 mm ) 10:升降调节座(SZ-03)5:二维调节架(SZ-07)或透镜架(SZ-08) 11:通用底座(SZ-04)6:测微目镜架(SZ-36)图3-1实验步骤1)按图3-1沿米尺安排各器件,并调节共轴;2)从M 、Le 、ME 靠近处逐渐移远Le ,直至在测微目镜中看到清晰的微尺放大像,并与ME 分划板无视差;3)测出1/10 mm 微尺刻线的像宽,求出其放大倍率m 1,并分别记下ME 和Le 的位置a 1、b 1;4)把ME 向后移动30-40 mm ,并缓慢前移Le ,直至在测微目镜中又看到清晰的与ME 分划板刻线无视差的微尺放大像;5)测出新的像宽,求出放大率m 2,记下ME 和Le 的位置a 2、b 2;6)计算:实宽像宽=x m 像距改变量:)()(2112b b a a s -+-=4 透镜组节点和焦距的测定实验装置(图5-1)1:白光源S 8:测微目镜架2:毫米尺 9: 测微目镜3:双棱镜架(SZ-41) 10:二维平移底座(SZ-02)4:物镜L o (o f '=150 mm) 11:二维平移底座(SZ-02)5:二维架(SZ-07)或透镜架(SZ-08) 12:三维平移底座(SZ-01)6:透镜组L 1、L 2 (1f '=300 mm ;2f '=190 mm) 13:升降调节座(SZ-03)7:测节器 (节点架) 14:通用底座(SZ-04)另备用平面镜、白屏图5-1实验步骤1)先借助平面镜调节毫米尺与准直物镜L o 的距离,使通过L o 的光束为平行光束(“自准法”)。

2)加入透镜组和测微目镜,调共轴,同时移动目镜,找到毫米尺的清晰像。

3)沿节点架导轨前后移动透镜组,同时相应地前后移动测微目镜,直到节点架绕轴作不大的转动时,毫米尺像无横向移动为止(此时像方节点N ′即在节点架的转轴上)。

4)用白屏取代测微目镜,接收毫米尺像。

分别记下屏和节点架在米尺导轨上的位置a 和b ,并从节点架导轨上记下透镜组中间位置(有标线)节点架转轴中心的偏移量d 。

5)将测节器转动180°,重复3、4两步,测得另一组数据a ′、b ′、d ′。

数据处理A 、像方节点偏离透镜组中心的距离为d透镜组的像方焦距f '=a-b物方节点N 偏离透镜中心的距离为d '透镜组的物方焦距f a b ''=-B 、用1:1的比例画出被测透镜组及其各种基点的相对位置。

5 自组投影仪实验装置(图6-1)1:白光源S 8:白屏H (SZ-13)2:聚光透镜L 1(1f '=50 mm ) 9:三维平移底座 (SZ-01) 3:二维架 (SZ-07) 10:二维平移底座 (SZ-02) 4:幻灯片P 11:升降调节座 (SZ-03) 5:干版架(SZ-12) 12:升降调节座(SZ-03)6:放映物镜L 2(o f '=190 mm ) 13:通用底座(SZ-04)7:三维调节架 (SZ-16)图6-1 实验步骤1)按图6-1排光路,调共轴。

2)使L 2与H 相距约1.2 m (对较短平台,可用白墙代屏)前后移动P ,使其在H 上成一清晰放大像。

3)使L 1固定在紧靠幻灯片P 的位置,取下P ,前后移动光源,使其成像于L 2所在平面。

4)重新装好幻灯片,观察屏上像的亮度和照度的均匀性。

5)取下L 1,观察像面亮度和照度均匀性的变化。

放映物镜焦距和聚光镜焦距的选择放映物镜:222(/(1))f M M D =+S L 1 PL 2 v 1 v 2 u 2 u 1 H聚光镜:21221/(1)[/(1)]1/f D M D M D =+-+⨯其中:222111;D U V D U V =+=+M 为像的放大率。

6 测自组望远镜的放大率实验装置(图7-1)1:标尺 5:二维调节架(SZ-07) 2:物镜L o (o f '=225 mm ) 6:三维平移底座(SZ-01) 3:二维架 (SZ-07) 7:二维平移底座(SZ-02) 4:目镜L e (e f ' =45 mm )实验步骤1)按图7-1组成开普勒望远镜,向约3 m 远处的标尺调焦,并对准两个红色指标间的“E”字(距离d 1=5 cm );2)用另一只眼睛直接注视标尺,经适应性练习,在视觉系统获得被望远镜放大的和直观的标尺的叠加像,再测出放大的红色指标内直观标尺的长度d 2;3)求出望远镜的测量放大率12d d Γ=,并与计算放大率o ef f ''作比较; 注:标尺放在有限距离S 远处时,望远镜放大率'Γ可做如下修正:0S S f 'Γ=Γ+ 当S ′>100o f 时,修正量1oS S f ≈+ 图7-17 自组带正像棱镜的望远镜实验装置(图8-1)1:标尺 7:二维平移底座 (SZ-02)2:物镜L o (o f ' =225 mm ) 8:升降调整座(SZ-03)3:三维调节架 (SZ-16) 9:二维平移底座 (SZ-02)4:正像棱镜系统 10:升降调节座(SZ-03)5:目镜L e (e f '=45 mm ) 11:通用底座(SZ-04)6:二维架 (SZ-07)实验步骤1)参照图8-1,沿平台米尺先组装不加正像棱镜的望远镜,并对位于光轴上的约3 m 远处的标尺调焦,认清该尺所成的倒像。

2)按图8-1所示,在Lo 的像面前方安置正像棱镜*,并相应调节目镜高度,找到标尺的正像。

*正像棱镜如图8-2所示,由两块45°~90°棱镜组合而成,又称组合泊罗棱镜,从图中光束箭头的走向可说明图像的翻转过程。

图8-1 45° 45° 45° 90° 90° 图8-28 测自组显微镜的放大率实验装置(图9-1)1:小照明光源S(GY-20,低亮度)10:升降调节座(SZ-03)2:干版架(SZ-12)11:双棱镜架(SZ-41)3:微尺M1(1/10 mm)12:毫米尺M2(l=30 mm)4:二维架(SZ-07)或透镜架(SZ-08) 13:三维平移底座(SZ-01)f'=45 mm)14:三维平移底座(SZ-01)5:物镜L o(o6:二维架(SZ-07)15:升降调节座(SZ-03)7:三维调节架(SZ-16)16:通用底座(SZ-04)f'=29 mm)17:白光源(GY-6A)(图中未画)8:目镜L e(e9:45°玻璃架(SZ-45)图9-1图9-2实验步骤1)参照图9-1和9-2布置各器件,调等高同轴;2)将透镜L O 与Le 的距离定为24 cm ;3)沿米尺移动靠近光源毛玻璃的微尺,从显微镜系统中得到微尺放大像;4)在Le 之后置一与光轴成45°角的平玻璃板,距此玻璃板25 cm 处置一白光源(图中未画出)照明的毫米尺M 2;5)微动物镜前的微尺,消除视差,读出未放大的M 230格所对应的M 1的格数a ; 显微镜的测量放大率a M 1030⨯=;显微镜的计算放大率25'o e M f f ∆=''9杨氏双缝实验实验装置(图10-1)1:钠灯(加圆孔光阑) 9:延伸架(SZ-09)2:透镜L 1(f '=50 mm ) 10:测微目镜架3:二维架(SZ-07) 11:测微目镜M4:可调狭缝S (SZ-27) 12:二维平移底座 (SZ-02)5:透镜架(SZ-08,加光阑) 13:二维平移底座 (SZ-02)6:透镜L 2 (f '=150mm) 14:升降调节座(SZ-03)7:双棱镜调节架 (SZ-41) 15:二维平移底座(SZ-02)8:双缝D 16:升降调节座(SZ-03)图10-1实验步骤1)使钠光通过透镜L 1会聚到狭缝S 上,用透镜L 2将S 成像于测微目镜分划板M 上,然后将双缝D 置于L 2近旁。

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