国中学生物理竞赛实验指导书思考题参考答案光学

实验二十八 测定玻璃的折射率

【思考题参考答案】

1．视深法和光路法测量时，玻璃砖两个界面的平行度对测量结果有什么影响？为什么？

答：玻璃砖两个界面的平行度对光路法测量结果没有影响。这是因为如果两个界面不平行，可以看成三棱镜，出射线偏向厚度增加方向（相当于底部），只要用光路法找到入射线、出射线和两个界面，都能

确定对应的入射角和折射角，从而按

折射定律计算折射率。

对视深法测量结果是否影响，请

自己根据测量原理思考。

2．视深法和光路法测量时，玻璃砖厚些还是薄些好？为什么？

答：厚些好。在视深法中，玻璃砖越厚h '越大，这样由于像的位置不准引起的相对误差越小。在光路法中，玻璃砖越厚，由于ABCD 位置定的不准，引起入射角和折射角的误差越小，折射率的相对测量误差越小。

3．光路法测量时，为什么入射角不能过大或过小？

答：折射率决定于两个角度的正弦比，入射角太小时，角度误差引起正弦函数的误差变大，入射角和折射角测量误差对测量结果的误差影响变大。入射角太大时，折射角也变大，折射能量太小，同时由于色散严重，出射光束径迹不清晰（或在利用大头针显示光路时，大头针虚像模糊）折射角不易定准。

4．光路法测量时，若所画直线ab 和cd 的间距大于玻璃砖的真实厚度，那么，折射率的测量值偏大还是偏小？为什么？

答：折射率的测量值偏小。如果所画直线ab 和

cd 的间距大于玻璃砖的真实厚度，如图所示。实际折

射线如图中虚线，而作图的折射线为图中实线，测量的折射角大于实际折射角，折射率r i n sin sin =，测

量折射率值偏小。 间距小于玻璃砖的真实厚度的问题，自己回答。

实验二十九 测定薄透镜的焦距

【思考题参考答案】

1．作光学实验为何要调节共轴？共轴调节的基本步骤是什么？对多透镜系统如何处理？

答：光学实验中经常要用一个或多个透镜成像。由于透镜在傍轴光线（即近轴光线）下成像质量好，基本无像差，可以减小测量误差，必须使各个透镜的主光轴重合(即共

轴)。否则，会造成成像质量低，甚至光路不通。共轴调节的基本步骤是：（1）粗调。将物、透镜、屏等元件靠近光源，调节它们的取向和高低、左右位置，使它们的中心处在一条和水平导轨平行的直线上，且这些元件的面要与导轨垂直；（2）细调。借助于其它仪器和成像规律，按一定顺序，仔细调节每个元件的中心位置和中心面，最大限度做到共轴。例如利用位移法成像的规律进行共轴调节，保持物不动，成小像时调光屏，使光屏中心与小像中心重合；成大像时调透镜，使大像中心与光屏中心重合。如此反复几次即可调节共轴。

对多透镜系统，先调节单个透镜的共轴，再逐次放入其它透镜，每放入一个透镜调节成像和它的高低左右，使同一物点在屏上的像点位置不变。

2．位移法测透镜焦距，为何物屏间距离要大于四倍焦距？此法有何优点？物屏距离为何不可取的太大？

答：物屏间距离要大于四倍焦距是两次成实像的条件。如果物屏间距离小于四倍焦距，当移动凸透镜时不能两次成实像，无法用位移法测量焦距。位移法的优点是：通过测量两次成像时凸透镜的位移测量焦距，克服了透镜光心与滑块刻痕不一致引起的系统误差。另外位移法测量时，像的清晰容易判断。一旦屏上出现清晰的像，当透镜的位置稍有变化时，它总是同时影响到物距和像距，并且是一个变小，另一个变大，像的清晰程度变化明显．

在位移法测量焦距时，如果物屏距离太大，势必造成大像太大，小像太小，这样大像模糊不清，很难准确判断成大像时凸透镜的准确位置，使测量误差变大。

3．怎样用视差法确定实像位置？

答：用“针尖”取代像屏，置于实像附近。观察者眼睛左右、上下移动，观察针尖与实像之间的视差，若像的移动方向与眼睛移动方向相同，说明像在针尖与透镜之间，将针尖推向透镜；反之，则将针尖推向观察者。直至眼睛移动时，像和针尖不错位，即无视差，这时针尖的位置就是实像的位置。

4．能否用眼睛直接观察实像？为什么人们喜欢用毛玻璃（或白屏）看实像？

答：当然能，但是，只能迎着光在一狭窄范围内（主轴附近）看到实像。用毛玻璃（或白屏）看实像，由于漫反射，可以从更大范围内看到实像。

5．物像距法测凹透镜焦距二次成像的前提条件是什么？

*答：放入凹透镜后组合透镜应为正透镜，组合透镜焦距为d

f f f f f -+=2121，则当d f f <+21时就能成实像。（1）021>-=?f f f ，f d ?>；（2）21f f <。

6．自准直法测凸透镜焦距，当物距远小于焦距时，也

会在物屏上生成一倒立、等大的实像，且取走平面镜后，

此像依然存在，请予以解释。

答：假设凸透镜是一个薄的双凸面透镜，这个像是由于物体发出的光经第一个凸面

折射进入玻璃内，第二个面反射，再经第一个面折射形成的。

[补充思考题]自准直法测凸透镜焦距，当像在物与透镜之间时，怎么调节？

答：将物体缓慢推向透镜，或将透镜缓慢推向物体，直至像和物出现在同一位置。

【实验拓展】设计自准直法测量Array凹透镜焦距的实验方案，画原理性光

路，说明测量原理，写出操作步骤。

提示：考虑凸透镜辅助。参考光

路如图。

答：凸透镜L1将物物体发出的光

成像于像屏P记下位置，将待测凹透镜L2置于L l与像屏P之间，当移动L2并使其光心到屏P之间距等于凹透镜L2的焦距时，光线经L2后将成为平行光束，这时，若在L2与P之间放一平面镜M，这束平行光被M反射，将在物平面上成一与物体等大倒立的实像。因此，只要测量L2与P之间的距离，即可求得凹透镜L2的焦距。

实验三十一光的干涉现象

【思考题参考答案】

1．如果狭缝和双棱镜的棱脊不平行，是否能观察到干涉条纹？为什么？

答：不能。可以证明对于点光源，双棱镜的两个虚光源是一对相干点光源，得到的

干涉条纹是明暗相间的条纹。对于缝光源，如果缝光源与棱脊平行，两个虚光源是两个

对称的缝光源，把缝光源看成一系列相互独立的点光源，观察屏上一点的光强是各个点

光源产生的强度之和，由于每对点光源的干涉条纹重合，干涉条纹亮度增大。如果狭缝

和双棱镜的棱脊不平行，每对点光源的干涉条纹不重合，导致干涉条纹的可见度下降，

甚至消失。

2．干涉条纹的间距与哪些因素有关？当狭缝S与双棱镜B之间的距离加大时，条纹间距是变大还是变小？

答：条纹间距与狭缝到观察屏的距离D、虚光源间距l和波长 有关。当狭缝S与双棱镜B之间的距离R加大时，虚光源间距l增大，由于条纹间距与l成反比，所以条纹间距变小。

3．如果在双棱镜前面用一小孔代替狭缝，得到的干涉条纹是什么形状？为什么本实验中用狭缝而不用小孔？

答：如果在双棱镜前面用一小孔代替狭缝，得到的干涉条纹是明暗相间的条纹。由

于小孔透射的光强很小，干涉条纹明纹亮度很低，位置不易测准，所以实际实验中用狭

缝，狭缝光源可以无穷多点光源，如果狭缝和棱镜平行，这些电源的干涉条纹重合，干

涉条纹明亮。

4．用白炽灯代替钠光灯作光源时，干涉条纹有何特点？

答：只有单色光才相干，白炽灯作光源时，不同的单色光的干涉条纹错开，形成彩色干涉条纹，从中间往外看条纹颜色是紫色在里面，红色在外面。

5．用双棱镜测量波长时怎样减小误差？

答：双棱镜测量波长的误差主要是狭缝到观察屏的距离D、虚光源间距l测量不准和测微目镜读数错误。为减小误差，测量D时，要注意狭缝与狭缝的滑块中心不在一个位置，干涉条纹在目镜的分划板上，而目镜的分划板与滑块中心不在一个位置，需要估计出它们之间的距离。测量l时，由于是级的数字，又不能用测长仪器直接测量，为减小误差用成像的位移法（二次成像）测量，要注意大小像不要差别过大。测量条纹位置时超一个方向进行测量，细心读测微目镜。

实验三十三调节分光计并用掠入射法测定折射率【思考题参考答案】

1．平面镜转动时，目镜中“十”字像的运动轨迹与MN线不平行，原因何在？如何解决？

答：这有可能是MN线不水平。转动望远镜目镜使MN线水平即可。

2．三棱镜调好后，为何不能拿下再放上？

答：这样容易破坏三棱镜的主截面与分光计的转轴垂直，导致顶角A的测量不准确。原因是，棱镜顶角是棱镜主截面上三角形的一个角，如果棱镜主截面与仪器主轴不垂直，也就与待测光路平面（望远镜和平行光管光轴或入射光所在平面）不一致。

3．如何判断物和像（例如“十”字和它的反射像）是否在同一平面内？若亮“十”字反射像位于“十”准线之前，距观察者更远，应怎样调节分划板？

答：利用视差判断。松开望远镜套筒锁定螺钉，前后移动望远镜套筒，直到亮“十”字反射像最清晰，并与“十”准线无视差。若亮“十”字反射像位于“十”准线之前，应将套筒前移。

4．平面镜旋转180?前后的两个亮“十”字反射像分别位于MN线下方a和5a处，试问：（1）平面镜是否平行于转轴？（2）望远镜是否垂直于转轴？（3）设计一种方法，使望远镜光轴与仪器转轴垂直的调节最迅速。

答：（1）平面镜与转轴不平行；（2）望远镜与转轴不垂直；（3）先就后一情况，调节望远镜倾角，使5a处的亮“十”字反射像到MN的下方大约a的位置。再将平面镜转动180?，按减半逐步逼近法调节。当按减半逐步逼近法调节反复几次后，直到平面镜旋转180?前后，亮“十”字反射像始终落到MN线上。

[补充]（1）借助平面镜调节望远镜光轴使之垂直于分光计主轴时,为什么要旋转180度使平面镜两面的法线先后都与望远镜的光轴平行？只调节一面行吗？

答：调节两面是为了防止出现虽然望远镜光轴垂直于分光计主轴，但他们都没有达到水平，而是同时倾斜，只是处于倾斜角度相同的状态的情况。所以只调节一面不行。

（2）调节望远镜光轴与分光计的中心轴相垂直时，如果只对一个光学面观察到反射的十字像，如何调节？

答：当望远镜光轴和载物台都倾斜，但望远镜的光轴垂直或大致垂直于光学平行平板的镜面时，从望远镜中可观察到反射的十字像。将光学平行平板随载物台转过180度后，望远镜的光轴与光学平行平板的镜面不再有垂直或大致垂直的关系，反射的十字像则可能无法进入望远镜。因此，只能观察到一个光学面反射的十字像。根据望远镜光轴和载物台的倾斜方向，可分析判断反射的未进入望远镜的十字像，是在望远镜筒外的上方还是下方。由此，可决定进一步的调节方向，或者重新进行粗调。

工程光学实验指导书

工程光学 实验指导书 厦门工学院电子信息工程系 2014.9

目录 实验一Tracepro基本功能学习及反光杯建模 (3) 实验二聚光镜的建立 (6) 实验三导光管建立 (8) 实验四液晶背光模组建立 (15)

实验一Tracepro基本功能学习及反光杯建模 一、实验目的 1. 熟悉tracepro基本功能。 2. 熟悉建模及表面属性、材料定义方法。 二、球形反光碗设计 球形反光碗是使用耐热玻璃（例如：PYREX）压制成型，其内部经高光洁度抛光处理并涂镀反光膜，可将投影灯的后部光能有效地反射至前方，提高投影灯光能利用率。球形反光碗实物图形如下： 球形反光碗设计步骤： 1．打开TracePro3.24→新建名为球形反光碗的文件，或使用CtrL+N 2．点击→，选择Conic类型，形状为球形（Spherical）,厚度（Thickness）输入4mm，反光碗高(length)为18mm,孔大小为0,半径(radius)为33mm, 起点坐标值和旋转坐标值保持默认，输入结果为图1.1图框所示：

图1.1 4．点击Insert，使用工具栏图标区缩小图形后，点击下拉菜单View →Render进行渲染以后，反光碗实体模型如图1.2： 图1.2

5．使用工具栏图标区箭头工具，在图形区完全选中反光碗，或点中导航选项卡 中“模型树”Object 1，单击鼠标右键，在弹出下拉菜单中选择 进行材料属性设置，在材料目录（Catalog）中选择IR, 克斯（PYREX）耐热玻璃，运用（Apply）此属性，吸收、透过和折射率将显示如图1.3： 注：PYREX相关知识： PYREX玻璃是美国康宁玻璃公司(CORNING)研究人员薛利文(Sullivan)1915年发明的，并取得发明专利。这种玻璃在美国叫“派莱克斯”(PYREX)玻璃，PYREX是美国康宁公司产品的一个商标。派莱克斯玻璃专利失效以后，这种玻璃被各国广泛采用。70多年来，很多专家学者都想研究一种新的玻璃，超过派莱克斯玻璃的性能，都没有成功。派莱克斯玻璃的特点是，在玻璃中引入了三氧化二硼(B2O3)改进了玻璃的热稳定性和机械性能。当今，全世界都用派莱克斯玻璃制造化工防腐蚀设备与管件、实验室用玻璃仪器。 图1.3 6．展开“模型树”中Object 1，球面反光碗有三个面组成（图1.3）

《互换性与技术测量》课程实验指导书1解析

互换性与技术测量 实验指导书 机械设计制造及其自动化教研室编 2011.09 目录

实验1 用立式光学计测量塞规 (2) 实验2用内径百分表测量内径 (4) 实验3 直线度误差的测量 (7) 实验4 平行度与垂直度误差的测量 (11) 实验5 表面粗糙度的测量 (14) 实验6 工具显微镜长度、角度测量 (18) 实验1 用立式光学计测量塞规 一、实验目的 1、了解立式光学计的测量原理；

2、熟悉立式光学计测量外径的方法； 3、加深理解计量器具与测量方法的常用术语。 二、实验内容 1、用立式光学计测量塞规； 2、由国家标准GB／T 1957—1981《光滑极限量规》查出被测塞规的尺寸公差和形状公差，与测量结果进行比较，判断其适用性。 三、计量器具及测量原理 立式光学计是一种精度较高而结构简单的常用光学测量仪。其所用长度基准为量块，按比较测量法测量各种工件的外尺寸。 图1为立式光学计外形图。它由底座1、立柱5、支臂3、直角光管6和工作台11等几部分组成。光学计是利用光学杠杆放大原理进行测量的仪器，其光学系统如图2b 所示。照明光线经反射镜l照射到刻度尺8上，再经直角棱镜2、物镜3，照射到反射镜4上。由于刻度尺8位于物镜3的焦平面上，故从刻度尺8上发出的光线经物镜3后成为平行光束。若反射镜4与物镜3之间相互平行，则反射光线折回到焦平面，刻度尺的像7与刻度尺8对称。若被测尺寸变动使测杆5推动反射镜4绕支点转动某一角度α(图2a)，则反射光线相对于入射光线偏转2α角度，从而使刻度尺像7产生位移t(图2c)，它代表被测尺寸的变动量。物镜至刻度尺8间的距离为物镜焦距f，设b为测杆中心至反射镜支点间的距离，s为测杆5移动的距离，则仪器的放大比K为 当a很小时，，因此 光学计的目镜放大倍数为12，f=200mm，b=5mm，故仪器的总放大倍数n为 由此说明，当测杆移动0.001mm时，在目镜中可见到0.96mm的位移量。

微波光学实验 实验报告

近代物理实验报告 指导教师：得分： 实验时间：2009 年11 月23 日，第十三周，周一，第5-8 节 实验者：班级材料0705 学号200767025 姓名童凌炜 同组者：班级材料0705 学号200767007 姓名车宏龙 实验地点：综合楼503 实验条件：室内温度℃，相对湿度%，室内气压 实验题目：微波光学实验 实验仪器：（注明规格和型号） 微波分光仪，反射用金属板，玻璃板，单缝衍射板 实验目的： 1.了解微波分光仪的结构,学会调整并进行试验. 2.验证反射规律 3.利用迈克尔孙干涉仪方法测量微波的波长 4.测量并验证单缝衍射的规律 5.利用模拟晶体考察微波的布拉格衍射并测量晶格数 实验原理简述： 1.反射实验 电磁波在传播过程中如果遇到反射板,必定要发生反射.本实验室以一块金属板作为反射板,来研究当电磁波以某一入射角投射到此金属板上时所遵循的反射规律。 2.迈克尔孙干涉实验 在平面波前进的方向上放置一块45°的半透半反射版,在此板的作 用下,将入射波分成两束,一束向A传播,另一束向B传播.由于A,B 两板的全反射作用,两束波将再次回到半透半反板并达到接收装置 处,于是接收装置收到两束频率和振动方向相同而相位不同的相干 波,若两束波相位差为2π的整数倍,则干涉加强;若相位差为π的奇 数倍,则干涉减弱。 3.单缝衍射实验 如图,在狭缝后面出现的颜射波强度并不均匀,中央最强,同时也最 宽,在中央的两侧颜射波强度迅速减小,直至出现颜射波强度的最小 值,即一级极小值,此时衍射角为φ=arcsin(λ/a).然后随着衍射角的增

大衍射波强度也逐渐增大,直至出现一级衍射极大值,此时衍射角为 Φ=arcsin(3/2*λ/a ),随着衍射角度的不断增大会出现第二级衍射极小值,第二级衍射极大值,以此类推。 4. 微波布拉格衍射实验 当X 射线投射到晶体时,将发生晶体表面平面点阵散射和晶体内部平面点阵的散射,散射线相互干涉产生衍射条纹,对于同一层散射线,当满足散射线与晶面见尖叫等于掠射角θ时,在这个方向上的散射线,其光程差为0,于是相干结果产生极大,对于不同层散射线,当他们的光程差等于波长的整数倍时,则在这个方向上的散射线相互加强形成极大,设相邻晶面间距为d,则由他们散射出来的X 射线之间的光程差为CD+BD=2dsin θ,当满足 2dsin θ=K λ,K=1,2,3…时,就产生干涉极大.这就是布拉格公式,其中θ称为掠射角,λ为X 射线波长.利用此公式,可在d 已测时,测定晶面间距;也可在d 已知时,测量波长λ,由公式还可知,只有在 <2d 时,才会产生极大衍射 实验步骤简述： 1. 反射实验 1.1 将微波分光仪发射臂调在主分度盘180°位置,接收臂调为0°位置. 1.2 开启三厘米固态信号发射器电源,这时微安表上将有指示,调节衰减器使微安表指示满刻度. 1.3 将金属板放在分度小平台上,小分度盘调至0°位置,此时金属板法线应与发射臂在同一直线上, 1.4 转动分度小平台,每转动一个角度后,再转动接收臂,使接收臂和发射臂处于金属板的同义词,并使接收指示最大,记下此时接收臂的角度. 1.5 由此,确定反射角,验证反射定律,实验中入射角在允许范围内任取8个数值,测量微波的反射角并记录. 2. 迈克尔孙干涉实验 2.1 将发射臂和接收臂分别置于90°位置,玻璃反射板置于分度小平台上并调在45°位置,将两块金属板分别作为可动反射镜和固定反射镜. 2.2两金属板法线分别在与发射臂接收臂一致,实验时,将可动金属板B 移动到导轨左端,从这里开始使金属板缓慢向右移动,依次记录微安表出现的的极大值时金属板在标尺上的位置. 2.3 若金属板移动距离为L,极大值出现的次数为n+1则,L )2 ( λn ,λ=2L/n 这便是微波的波长,再令金属板反向移动,重复上面操作,最后求出两次所得微波波长的平均值. 3. 单缝衍射实验 3.1 预先调整好单缝衍射板的宽度(70mm),该板固定在支座上,并一起放到分度小平台上,单缝衍射板要和发射喇叭保持垂直, 3.2 然后从衍射角0°开始,在单缝的两侧使衍射角每改变1°,读一次表头读数,并记录.

全国中学生物理竞赛真题汇编(光学)

全国中学生物理竞赛真题汇编---光学 1.（19Y5）五、（20分）图预19-5中，三棱镜的顶角α为60?，在三棱镜两侧对称位置上放置焦距均为 30.0cm f = 的两个完全相同的凸透镜L 1和 L 2．若在L 1的前焦面上 距主光轴下方14.3cm y =处放一单色点光源S ，已知 其像S '与S 对该光学系统是左右对称的．试求该三棱 镜的折射率． 2.（21Y6）六、（15分）有一种高脚酒杯，如图所示。杯内底面为一凸起的球面，球心在顶点O 下方玻璃中的C 点，球面的半径R ＝1.50cm ，O 到杯口平面的距离为8.0cm 。在杯脚底中心处P 点紧贴一张画片，P 点距O 点6.3cm 。这种酒杯未斟酒时，若在杯口处向杯底方向观看，看不出画片上的景物，但如果斟了酒，再在杯口处向杯底方向观看，将看到画片上的景物。已知玻璃的折射率n 1＝1.56，酒的折射率n 2＝1.34。试通过分析计算与论证解释这一现象。 3．（22Y3）三、(18分)内表面只反射而不吸收光的圆筒内有一半径为尺的黑球，距球心为2R 处有一点光源S ，球心p 和光源s.皆在圆筒轴线上，如图所示．若使点光源向右半边发出的光最后全被黑球吸收，则筒的内半径r 最大为多少? 4．（16F2）（25分）两个焦距分别是1f 和2f 的薄透镜1L 和2L ，相距为d ，被共轴地安置在光具座上。 1. 若要求入射光线和与之对应的出射光线相互平行，问该入射光线应满足什么条件？ 2. 根据所得结果，分别画出各种可能条件下的光路示意图。 5．（17F2） 如图1所示，在真空中有一个折射率为ｎ（ｎ＞ｎ0，ｎ0为真空的折射率），半径为ｒ的质地均匀的小球，频率为ν的细激光束在真空中沿直线ＢＣ传播，直线BC 与小球球心O 的距离为ｌ（ｌ＜ｒ），光束于小球体表面的点Ｃ经折射进入小球（小球成为光传播的介质），并于小球表面的点D 又经折射进入真空．设激光束的频率在上述两次折射后保持不变．求在两次折射过程中激光束中一个光子对小球作用的平均力的大小． 图1

晶体光学实验指导书

晶体光学实验指导书 赖健清编 （地质工程专业A方向适用） 中南大学地球科学与信息物理学院

录 实验一偏光显微镜的调节和校正；解理的观察 (1) 一.目的要求 (1) 二.实验内容 (1) 实验二突起等级和多色性的观察 (3) 一.目的要求 (3) 二.实验内容 (3) 实验一、二报告内容： (3) 实验三干涉色级序特征的观察，矿片上光率体椭圆半径方向及名称的测定 (4) 一．目的要求 (4) 二．实验内容 (4) 实验四干涉色级序及双折率的测定和双晶的观察 (5) 一．目的要求 (5) 二．实验内容 (5) 实验三、四实验报告内容 (5) 实验五一轴晶干涉图、二轴晶干涉图 (6) 一．目的要求 (6) 二．锥光镜下观察的操作程序 (6) 三．实验内容 (6) 实验六斜长石的牌码测定 (6) 一、目的要求 (6) 二、实验内容 (6) 实验五报告内容 (9) 实验六斜长石牌号的测定 (9) 实验七主要造岩矿物的光性鉴定(一) (10) 一．目的要求 (10) 二．实验内容 (10) 实验八主要造岩矿物的光性鉴定(二) (10) 一、目的要求 (10) 二、实验内容 (10) 实验七、八主要造岩矿物的光性鉴定 (10) 附：常见透明矿物光学性质（一） (12) 常见透明矿物光学性质（二） (13)

偏光显微镜的调节和校正；解理的观察 一.目的要求 1．了解偏光显微镜的主要构造，装置，使用和保养方法。 2．学会偏光显微镜的一般调节和校正。 3．认识解理等级，测定解理夹角。 二.实验内容 1．打开光源 为了延长光源灯泡寿命，打开光源及关闭光源之前，务必确认光源强度调至 ．．．．．． 最小 ．．．．．．．．．．．。临时离开不必关闭光源开关，只需将光源．．。永远不要把光源强度开至最大 强度调至最小。 2．偏光显微镜的调节与校正 1）调节照明 2）调节焦距 必须记住：通过下降物台来对焦 ．．．．．．．．．。 3）校正中心 4）下偏光镜振动方向的确定和校正 在单偏光镜下，找一具极完全解理的黑云母（12号薄片），置于视域中心。转动物台，黑云母颜色最深时，黑云母解理缝方向为下偏光镜振动方向。 如黑云母颜色最深时，解理缝方向与十字丝横丝不平行，表明横丝未与下偏光镜振动方向一致。转动物台，使黑云母解理缝平行横丝，然后转动下偏光镜，直至黑云母颜色最深。此时，十字丝横丝与下偏光振动方向一致。

傅里叶光学实验报告

实验原理：（略） 实验仪器： 光具座、氦氖激光器、白色像屏、作为物的一维、二维光栅、白色像屏、傅立叶透镜、小透镜 实验内容与数据分析 1．测小透镜的焦距f 1 （付里叶透镜f 2=45.0CM ） 光路：激光器→望远镜（倒置）（出射应是平行光）→小透镜→屏 操作及测量方法：打开氦氖激光器，在光具座上依次放上扩束镜，小透镜和光屏，调节各光学元件的相对位置是激光沿其主轴方向射入，将小透镜固定，调节光屏的前后位置，观察光斑的会聚情况，当屏上亮斑达到最小时，即屏处于小透镜的焦点位置，测量出此时屏与小透镜的距离，即为小透镜的焦距。 112.1913.2011.67 12.3533 f cm ++= = 0.7780cm σ= = 1.320.5929 p A p t t cm μ=== 0.68P = 0.0210.00673 B p B p t k cm C μ?==?= 0.68P = 0.59cm μ== 0.68P = 1(12.350.59)f cm =± 0.68P =

2．利用弗朗和费衍射测光栅的的光栅常数 光路：激光器→光栅→屏（此光路满足远场近似） 在屏上会观察到间距相等的k 级衍射图样，用锥子扎孔或用笔描点，测出衍射图样的间距，再根据sin d k θλ=测出光栅常数d （1）利用夫琅和费衍射测一维光栅常数； 衍射图样见原始数据； 数据列表： sin || i k Lk d x λλ θ= ≈ 取第一组数据进行分析： 2105 13 43.0910******* 4.00106.810d m ----????==?? 210 523 43.0910******* 3.871014.110d m ----????==?? 2105 33 43.0910******* 3.95106.910d m ----????==?? 210 543 43.0910******* 4.191013.010 d m ----????==?? 554.00 3.87 3.95 4.19 10 4.0025104 d m m --+++= ?=? 61.3610d m σ-=? 忽略b 类不确定度：

初二物理竞赛光学

初二物理精英班第4讲 全国初中应用物理知识竞赛----光现象辅导练习 1．验钞机发出的“光”能使钞票上的荧光物质发光；家用电器的遥控器发出的“光”，能用来控制电风扇、电视机、空调器等电器的开启与关闭。对于它们发出的“光”，下列说法中正确的是 ( ) A.验钞机和遥控器发出的“光”都是紫外线 B.验钞机和遥控器发出的“光”都是红外线 C.验钞机发出的“光”是紫外线，遥控器发出的“光”是红外线 D.验钞机发出的“光”是红外线，遥控器发出的“光”是紫外线 2．下列哪个情景中的“影”是由于光的折射产生的（ ） A ．立竿见影 B ．毕业合影 C ．湖光倒影 D ．树影婆娑 3.小明的写字台上有一盏台灯。晚上在灯前学习时，铺在台面上的玻璃“发出”刺眼的亮光，影响阅读。在下面的解决方案中，最简单、效果最好的是( ) A ．把台灯换成吊灯 B ．把台灯放在正前方 C ．把台灯移到左臂外侧 D ．把台灯移到右臂外侧 4.成语“白纸黑字”喻指证据确凿，不容抵赖和否认。从物理学角度看( ) A. 黑字比白纸反射光的本领强 B. 白纸和黑字分别发出不同颜色的光进入眼睛 C. 白纸和黑字分别反射出白光和黑光进入眼睛 D. 白纸反射出白光进入眼睛,而黑字不反光 5．如图所示，平面镜M 1和M 2的夹角为60°，物点S 经这两块平面 镜所成的清晰像共有( ) A ．2个 B ．3个 C ．4个 D ．5个 6．如图是潜望镜的示意图，观察者通过该潜望镜看到的物 体的像的情况是( ) A ．同实际物体上下、左右关系都是一致的 B ．同实际物体的上下、左右关系都是相反的 C ．同实际物体的上下关系是一致的，而左右关系是相反的 D ．同实际物体的上下关系是相反的，而左右关系是一致的 7．一个演员在舞台上演出．当舞台上方的红色追光灯照射到她时，观众看到她一身艳丽的红色服装；当灯光操作员改用绿色追光灯照射她时，观众看到她的上装为绿色而裙子为黑色．那么，

工程光学(1)_实验讲义

实验一光学实验主要仪器、光路调整与技巧 1.引言 不论光学系统如何复杂，精密，它们都是由一些通用性很强的光学元器件组成的，因此，掌握一些常用的光学元器件的结构，光学性能、特点和使用方法，对于安排实验光路系统时，正确的选择和使用光学元器件具有重要的作用。 2.实验目的 1)掌握光学专业基本元件的功能； 2)掌握基本光路调试技术，主要包括共轴调节和调平行光。 3.实验原理 3.1光学实验仪器概述: 光学实验仪器主要包括：光源，光学元件，接收器等。 3.1.1常用光源 光源是光学实验中不可缺少的组成部分，对于不同的观测目的，常需选用合适的光源，如在干涉测量技术中一般应使用单色光源，而在白光干涉时又需用能谱连续的光源（白炽灯）；在一些实验中，对光源尺寸大小还有点、线、面等方面的要求。光学实验中常用的光源可分为以下几类： 1）热辐射光源 热辐射光源是利用电能将钨丝加热，使它在真空或惰性气体中达到发光的光源。白炽灯属于热辐射光源，它的发光光谱是连续的，分布在红外光、可见光到紫外光范围内，其中红外成分居多，紫外成分很少，光谱成分和光强与钨丝温度有关。热辐射光源包括以下几种：普通灯泡，汽车灯泡，卤钨灯。 2）热电极弧光放电型光源 这类光源的电路基本上与普通荧光灯相同，必须通过镇流器接入220V点源，它是使电流通过气体而发光的光源。实验中最常用的单色光源主要包括以下两种：纳光灯（主要谱线：589.3nm、589.6nm），汞灯（主要谱线：623.4nm、579.0nm、577.0nm、546.1nm、491.6nm、435.8nm、407.9nm、404.7nm） 3）激光光源 激光（Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation，缩写：LASER)，是指通过辐射的受激辐射而实现光放大，即受激辐射的光放大。激光器作为一种新型光源，与普通光源有显著的差别。它是利用受激辐射的原理和激光腔的滤波效应，使所发光束具有一系列新的特点。①激光器发出的光束有极强的方向性，即光束的发散角很小；②激光的单色性好，或者说相干性好，其相干长度可以达十米甚至数百米；③激光器的输出功率密度大，即能量高度集中。所以激光光源是一种单色性和方向性都好的强光源，已应用于许多科技及生产领域

(完整版)大学物理实验思考题

测非线性电阻的伏安特性 [ 思考题] ： ⒈从二极管伏安特性曲线导通后的部分找出一点，根据实验中所用的电表，试分析若电流表内接，产生的系统误差有多大？如何对测量结果进行修正？ 答：如图5.9-1 ，将开关接于“ 1”，称电流表内接法。由于电压表、电流表均有内阻（设为R L与R A），不能严格满足欧姆定律，电压表所测电压为（R L＋R A）两端电压，这种“接入误差”或“方法误差”是可以修正的。 V 测出电压V和电流I ，则I＝R L＋R A， V 所以R L＝I－R A＝R L′＋R A ①。 接入误差是系统误差，只要知道了R A，就可把接入误差计算出来加以修正。通常是适当选择电表和接法，使接入误差减少至能忽略的程度。 由①式可看出，当R A<>R A，应采用内接法。 ⒉根据实验中所用仪器，如果待测电阻为线性电阻，要求待测电阻R的测量相对误差不大于4%，若不计接入误差，电压和电流的测量值下限V min 和I min 应取何值？答：根据误差均分原则，电流表、电压表的准确度等级、量程进行计算.

迈克尔逊干涉仪的使用 [ 预习思考题 ] 1 、根据迈克尔逊干涉仪的光路，说明各光学元件的作用。 答：在迈克尔逊干涉仪光路图中（教材Ｐ １８１图 5.13--4），分光板 G 将光 线分成反射与透射两束； 补偿板 G / 使两束光通过玻璃板的光程相等； 动镜 M １ 和定镜 M ２ 分别反射透射光束和反射光束；凸透镜将激光汇聚扩束。 2、简述调出等倾干涉条纹的条件及程序 式测定λ，就必须使 M １馆和 M 2 /（M 2 的虚像）相互平行，即 M １ 和 M 2 相互 垂直。另外还要有较强而均匀的入射光。调节的主要程序是： ① 用水准器调节迈氏仪水平；目测调节激光管（本实验室采用激光光源） 中心轴线，凸透镜中心及分束镜中心三者的连线大致垂直于定镜 M ２ 。 ② 开启激光电源，用纸片挡住 M １ ，调节 M ２背面的三个螺钉，使反射光点 中最亮的一点返回发射孔； 再用同样的方法， 使 M １ 反射的最亮光点返回发 射孔，此时 M １ 和 M 2 / 基本互相平行。 ③ 微调 M ２ 的互相垂直的两个拉簧，改变 M ２ 的取向，直到出现圆形干涉 条纹，此时可以认为 M １ 与 M ２/ 已经平行了。同方向旋动大、小鼓轮，就可 以观察到非定域的等倾干涉环纹的“冒”或“缩” 。 3 、读数前怎样调整干涉仪的零点？ 答：按某一方向旋动微调鼓轮，观察到圆环的“冒”或“缩”后，继续 第 2 页 共 21 页 按原方向旋转微调鼓轮，使其“ 0”刻线与准线对齐；然后以相同方向转动 粗调鼓轮，从读数窗内观察，使其某一刻度线与准线对齐。此时调零完成， 答： 因为公式λ＝ ２△d △k 是根据等倾干涉条纹花样推导出来的，要用此

工程光学实验习题

光学实验习题 1．如会聚透镜的焦距大于光具座的长度，试设计一个实验，在光具座上能测定它的焦距。 2．点光源 P 经会聚透镜 L1成实像于 P' 点（图 1-8 ），在会聚透镜 L1与 P' 之间共轴放置一发散透镜 L2；垂直于光轴放一平面反射镜 M ，移动发散透镜至一合适位置，使 P 通过整个系统后形成的像仍重合在 P 处。如何利用此现象测出发散透镜焦距？ 3．为什么说当准直管绕轴转过 1800时，十字线物像不重合是由于十字线中心偏离光轴的缘故？试说明之。 4．准直管测焦距的方法有哪些优点？还存在哪些系统误差？ 5． 1 、第一主面靠近第一个透镜，第二主面靠近第二个透镜，在什么条件下才是对的？（光具组由二薄凸透镜组成）。 6．由一凸透镜和一凹透镜组成的光具组，如何测量其基点？（距离 d 可自己设定）。7．设计一种不测最小偏向角而能测棱镜玻璃折射率的方案（使用分光计去测）。 8．怎样应用掠入射法测定玻璃棱镜的折射率？简要说明实验方法，并推导出折射率的计算公式。 9．用阿贝折射计测量固体折射率时，为什么要滴入高折射率的接触液？为什么它对测量结果没有影响？试论证之。 10．显微镜与望远镜有哪些相同之处与不同之处？ 11．显微镜测量微小长度时，用测微目镜测定石英标准尺 m 个分格的数值为△ X,为什么它和石英标准尺相应分格的实际值△ X 之比不等于物镜的放大率？ 12．评价天文望远镜时，一般不讲它是多少倍的，而是说物镜口径多大，你能说明为什么吗？13．推导式（ 6-1 ）（ P90 ） 14．为何摄谱仪的底板面必须与照相系统的光轴倾斜，才能使所有谱线同时清晰？ 15．怎样测定摄谱仪的线色散？ 16．怎样拍摄叶绿素的吸收光谱？ 17．讨论单色仪的人射缝和出射缝的宽度对出射光单色性的影响，并证明出射光谱宽度 其中 a 、 a' 分别为入射缝和出射缝的宽度，为棱镜的线色散。

光学设计实验指导书2012

实验一光学设计软件ZEMAX的安装和基本操作 一．实验目的 学习ZEMAX软件的安装过程，熟悉ZEMAX软件界面的组成及基本使用方法。二．实验要求 a)掌握ZEMAX软件的安装、启动与退出的方法。 b)掌握ZEMAX软件的用户界面。 c)掌握ZEMAX软件的基本使用方法。 d)学会使用ZEMAX的帮助系统。 e)学会使用ZEMAX初步仿真光路图。 三．实验内容 （一）界面及基本操作 1．通过桌面快捷图标或“开始—程序”菜单运行ZEMAX，熟悉ZEMAX的初始用户界面，如下图所示： 图1.1ZEMAX用户界面 2．浏览各个菜单项的内容，熟悉各常用功能、操作所在菜单，了解各常用菜单的作用。 3. 熟悉使用各个常用的快捷按钮。

4．学会从主菜单的编辑菜单下调出各种常见编辑窗口（镜头数据编辑、优化函数、多重数据结构）。 5．调用ZEMAX 自带的例子（例如根目录下samples\tutorial\tutorial zoom2.zmx 文件），学会打开常用的分析功能项：草图（2D 草图、3D 草图、渲染模型等）、特性曲线（像差曲线、光程差曲线）、点列图、调制传递函数等，学会由这些图进行简单的成像质量分析。 6．从主菜单中调用优化工具，简单掌握优化工具界面中的参量。 7．掌握镜头数据编辑（LDE ）窗口的作用以及窗口中各个行列代表的意思。 8．从主菜单-报告下形成各种形式的报告。 9．通过主菜单-帮助下的操作手册调用帮助文件，学会查找相关帮助信息。 （二） 仿真光路图 根据已拟好的设计草图，在ZEMAX 中实现光路仿真，包括光路系统整体设置、创建光学元件、透镜（组），元件间大致间距等。 1.光路系统的整体设置，包括此光学系统所适用的波长、入瞳直径、视场等，在主菜单-系统里有相应的各个设置。 2.创建光学元件、透镜（组），就是将设计草图中的各种光学元件用ZEMAX 的方式去仿真实现。ZEMAX 仿真的基本元素是面和面间距，仿真创建各种元件基本都以具体设置每个面和面间距的参数来实现。 （1）面：面的基本参数包括面型（Surf:type ）、曲率半径(Radius)、厚度(Thickness)、材料（玻璃）(Glass)，半口径(Semi-Diameter)等，每一个面对应于LDE 窗口里的一个行，每一个参数对应LDE 窗口里的一列，如下图： ZEMAX 的默认面型是透明标准（Standard ）球面，曲率半径和半口径为无穷（Infinity ）。面的厚度和材料的定义都是以指定面起向后算到下一个面之间的这一段的厚度和材料。 （2）面间距：指的是该面在光轴上的交点到下一个面在光轴上的交点之间的距离，向右为正，向左为负。常用于标识透镜厚度、元件与元件的间距等。 例如：一个透镜的厚度，可以用透镜的前表面的面厚度值Thickness 来完成仿真；前一个元件与后一个元件的间距，可以用前一个元件的后表面到后一个元件的前表面之间的面间距来完成仿真。 3.根据设计要求和设计草图，估算各个元件之间的大致间距，通过面间距的设置，实现整个光学系统的初步仿真。 4.仿真一个轴上点光源（m μλ587.0=）在物距为u=30mm 时，由焦距为20mm ，材料为BK7，口径为10mm 的单正透镜成像的光路。 四．报告要求： 1. 打开安装目录下的samples\tutorial\tutorial zoom 2.zmx 文件，生成其2D 图、渲染（转角）、像差特征曲线、OPD 曲线、曲面数据报告（第7面）和图解报告4。截屏后打印出来。 2. 试在打印出来的2D 图上标出各个面的位置以及相应面厚度值的具体指向（方向、

工程光学习题解答 第十二章 光的衍射

第十二章 光的衍射 1． 波长为500nm 的平行光垂直照射在宽度为0.025mm 的单缝上，以焦距为50cm 的会 聚透镜将衍射光聚焦于焦面上进行观察，求（1）衍射图样中央亮纹的半宽度；（2）第一亮纹和第二亮纹到中央亮纹的距离；（3）第一亮纹和第二亮纹的强度。 解：（1）零强度点有sin (1,2, 3....................)a n n θλ==±±± ∴中央亮纹的角半宽度为0a λ θ?= ∴亮纹半宽度29 0035010500100.010.02510 r f f m a λ θ---???=??===? （2）第一亮纹，有1sin 4.493a π αθλ = ?= 9 13 4.493 4.493500100.02863.140.02510rad a λθπ--??∴= ==?? 2 1150100.02860.014314.3r f m mm θ-∴=?=??== 同理224.6r mm = （3）衍射光强2 0sin I I αα?? = ??? ，其中sin a παθλ= 当sin a n θλ=时为暗纹，tg αα=为亮纹 ∴对应 级数 α 0 I I 0 0 1 1 4.493 0.04718 2 7.725 0.01694 . . . . . . . . . 2． 平行光斜入射到单缝上，证明：（1）单缝夫琅和费衍射强度公式为 2 0sin[(sin sin )](sin sin )a i I I a i πθλπθλ?? -??=????-?? 式中，0I 是中央亮纹中心强度；a 是缝宽；θ是衍射角，i 是入射角（见图12-50） （2）中央亮纹的角半宽度为cos a i λ θ?=

国中学生物理竞赛实验指导书思考题参考答案光学

实验二十八 测定玻璃的折射率 【思考题参考答案】 1．视深法和光路法测量时，玻璃砖两个界面的平行度对测量结果有什么影响？为什么？ 答：玻璃砖两个界面的平行度对光路法测量结果没有影响。这是因为如果两个界面不平行，可以看成三棱镜，出射线偏向厚度增加方向（相当于底部），只要用光路法找到入射线、出射线和两个界面，都能 确定对应的入射角和折射角，从而按 折射定律计算折射率。 对视深法测量结果是否影响，请 自己根据测量原理思考。 2．视深法和光路法测量时，玻璃砖厚些还是薄些好？为什么？ 答：厚些好。在视深法中，玻璃砖越厚h '越大，这样由于像的位置不准引起的相对误差越小。在光路法中，玻璃砖越厚，由于ABCD 位置定的不准，引起入射角和折射角的误差越小，折射率的相对测量误差越小。 3．光路法测量时，为什么入射角不能过大或过小？ 答：折射率决定于两个角度的正弦比，入射角太小时，角度误差引起正弦函数的误差变大，入射角和折射角测量误差对测量结果的误差影响变大。入射角太大时，折射角也变大，折射能量太小，同时由于色散严重，出射光束径迹不清晰（或在利用大头针显示光路时，大头针虚像模糊）折射角不易定准。 4．光路法测量时，若所画直线ab 和cd 的间距大于玻璃砖的真实厚度，那么，折射率的测量值偏大还是偏小？为什么？ 答：折射率的测量值偏小。如果所画直线ab 和 cd 的间距大于玻璃砖的真实厚度，如图所示。实际折 射线如图中虚线，而作图的折射线为图中实线，测量的折射角大于实际折射角，折射率r i n sin sin =，测 量折射率值偏小。 间距小于玻璃砖的真实厚度的问题，自己回答。 实验二十九 测定薄透镜的焦距 【思考题参考答案】 1．作光学实验为何要调节共轴？共轴调节的基本步骤是什么？对多透镜系统如何处理？ 答：光学实验中经常要用一个或多个透镜成像。由于透镜在傍轴光线（即近轴光线）下成像质量好，基本无像差，可以减小测量误差，必须使各个透镜的主光轴重合(即共

大学物理实验(光学部分)思考题

大学物理实验（光学部分）思考题 一、《用牛顿环干涉测透镜的曲率半径》实验 1、牛顿环实验的主要注意事项有哪些？视差。竖直叉丝要与测量方向想垂直。为防止回程误差。在实验过程中读数显微镜的叉丝始终沿一个方向前进。干涉环两侧的序数不能出错，要防止仪器瘦震动而引起的误差。 2、牛顿环实验中读数显微镜物镜下方的玻璃片G有何作用？实验时应如何调节？如果G的方向错误将会如何？ 3、哪些情况会使干涉条纹的中心出现亮斑？牛顿环接触点上有灰尘或者油渍。在薄膜厚度为半波长的半整数倍什么情况下是亮的 4、牛顿环实验中读数显微镜载物台下方的反光镜要作如何调节？为什么？关掉、因为本实验不需要光源从下射入。 5、牛顿环仪为什么要调节至松紧程度适当？太紧。透镜将发生形变，测得的曲率半径将偏大，太松。受震动时，接触点会跑动。无法实验。 6、视差对实验结果有何影响？你是如何消除视差的？视差的存在会增大标尺读数的误差若待测像与标尺（分划板）之间有视差时，说明两者不共面，应稍稍调节像或标尺（分划板）的位置，并同时微微晃动眼睛，直到待测像与标尺之间无相对移动即无视差。 7、在实验过程中你是如何避免回程误差的？显微镜下旋后再上旋，由于齿轮没有紧密咬合，造成刻度出现偏差。避免回程误差就是说一次测量内只能一直向上或向下 二、《用掠入射法测定液体的折射率》实验 1、分光计的调节主要分为哪些步骤？ 2、分光计的望远镜应作何调节？ 3、分光计为什么要设置两个游标？测量之前应将刻度盘及游标盘作何调节？为什么？ 4、用分光计测定液体的折射率实验，有哪些注意事项？ 5、调节分光计时，请说明三棱镜应如何如何放置，为什么要这样做？ 6、用分光计测量液体的折射率的过程中，哪些部件（或器件）应固定不能动？ 7、分光计的调节要求是什么?

物理实验思考题答案

光学实验思考题集 一、 薄透镜焦距的测定 ⒈远方物体经透镜成像的像距为什么可视为焦距？ 答：根据高斯公式v f u f '+＝1，有其空气中的表达式为'111f v u =+-，对于远方的物体有u ＝－∞，代入上式得f ′＝v ，即像距为焦距。 ⒉如何把几个光学元件调至等高共轴？粗调和细调应怎样进行？ 答：对于几个放在光具座上的光学元件，一般先粗调后细调将它们调至共轴等高。 ⑴ 粗调 将光学元件依次放在光具座上，使它们靠拢，用眼睛观察各光学元件是否共轴等高。可分别调整： 1) 等高。升降各光学元件支架，使各光学元件中心在同一高度。 2) 共轴。调整各光学元件支架底座的位移调节螺丝，使支架位于光具座中心轴线上，再调各光学元件表面与光具座轴线垂直。 ⑵细调（根据光学规律调整） 利用二次成像法调节。使屏与物之间的距离大于４倍焦距，且二者的位置固定。移动透镜，使屏上先后出现清晰的大、小像，调节透镜或物，使透镜在屏上成的大、小像在同一条直线上，并且其中心重合。 ⒊能用什么方法辨别出透镜的正负？ 答：方法一：手持透镜观察一近处物体，放大者为凸透镜，缩小者为凹透镜。方法二：将透镜放入光具座上，对箭物能成像于屏上者为凸透镜，不能成像于屏上者为凹透镜。 ⒋测凹透镜焦距的实验成像条件是什么？两种测量方法的要领是什么？ 答： 一是要光线近轴，这可通过在透镜前加一光阑档去边缘光线和调节共轴等高来实现；二是由于凹透镜为虚焦点，要测其焦距，必须借助凸透镜作为辅助透镜来实现。 物距像距法测凹透镜的要领是固定箭物，先放凸透镜于光路中，移动辅助凸透镜与光屏，使箭物在光屏上成缩小的像（不应太小）后固定凸透镜，记下像的坐标位置（P ）；再放凹透镜于光路中，并移动光屏和凹透镜，成像后固定凹透镜（O 2），并记下像的坐标位置（P ′）；此时O 2P ＝u ，O 2P ′＝v 。 用自准法测凹透镜焦距的要领是固定箭物，取凸透镜与箭物间距略小于两倍凸透镜的焦距后固定凸透镜（O 1），记下像的坐标位置（P ）；再放凹透镜和平面镜于 O 1P 之间，移动凹透镜，看到箭物平面上成清晰倒立实像时，记下凹透镜的坐标位 置（O 2），则有f 2 ＝O 2P 。 ⒌共轭法测凸透镜焦距时，二次成像的条件是什么？有何优点？ 答：二次成像的条件是箭物与屏的距离D 必须大于4倍凸透镜的焦距。用这种方法测量焦距，避免了测量物距、像距时估计光心位置不准所带来的误差，在理论上比较准确。 6．如何用自准成像法调平行光？其要领是什么？ 答：固定箭物和平面镜，移动箭物与平面镜之间的凸透镜，使其成清晰倒立实像于箭物平面上。此时，箭物发出的光经凸透镜后为平行光。其要领是箭物与平面

物理竞赛专题训练(光学)

初中竞赛专项训练—光的反射 （每空8分共计120分） 1.为了能迅速地判断出日食的食相，我们用线段MN 、PQ 分别表示太阳、月亮，地球上的观察者在A 点。从A 点作射线AP 、AQ ，则可出现下列 四种情况，如图所示。观察者在A 点看到的食相情况是： 甲图中可看到____________，乙图中可看到 ______________，丙图 中可看到___________， 丁图中 可看到 _________________________。 2.如图所示，A 、B 两个平面镜平行放置，一束光线入射A 镜，反射后从B 镜射出．若保持入射光线不变，而只让B 镜转动θ角，则转动后从B 镜射出的光线与A 镜的反射间的夹角为____________________。 3.如图，在圆筒中心放一平面镜，光点Ｓ1发光射到镜面上，反射 光在筒壁上呈现光斑Ｓ2，当平面镜绕筒的中轴线Ｏ以角速度ω匀速 旋转一小角度时，光点Ｓ1在平面镜里的像Ｓ1′的角速度等于 ， 光斑Ｓ2在平面镜里的像Ｓ2′的角速度等于 。 4.如图所示,平面镜OM 1与OM 2成θ角,A 为OM 1上一点,光线从A 点出发,对于OM 2的入射角i 1是50o,经过来回四次反射后跟OM 2 平行,则θ角为__________度。 5.如图所示，一发光点Ｓ从Ａ点沿ＡＢ 连线方向做匀速直线运动，速度为ｖ＝ 3ｍ／ｓ，与出发点Ａ相距Ｌ＝3ｍ处有一垂直于纸面的轴Ｏ，ＯＡ垂 直于ＡＢ，平面镜ＭＮ可绕Ｏ点旋转，为使发光点Ｓ经平面镜成的像始 终处于与ＡＢ平行的ＰＯ连线上，经时间ｔ＝1ｓ后平面镜转过的角度 是 。 6.如图所示，平面镜M 开始时与天花板AB 平行，M 与墙的距离为h 。一束光线沿垂直天花板面方向射到平面镜上的O 点。现让平面镜绕O 点且垂直纸面 的轴以角速度ω匀速转动，当M 转过θ角时，其反射光射到天 花板上，形成一光点P 。此时光点P 运动速度的_________m/s 。 7.如图所示,如xoy 平面内的S 点(位置坐标为x=100cm,y=50cm) 有一射灯发出一束发散角为15度的光束，此光束在xoy 平面内 匀速转动,转动为每分钟120圈.此光束转至某位置时,经位于x 轴 上的平面镜反射后便可射到y 轴上的刻度尺MN 上(M,.N 两点的 y 坐标分别为123cm 和50cm).图中PQ 为挡光板,使这些光束不能直接照 射到MN 上,每次有镜面反射光照射到MN 上（包括MN 全部被照射和 部分被照射）的时间为_________秒 （3＝1.73） 8.图所示，在X 轴的原点放一点光源S ，距点光源为 a 处放一不 透光的边长为a 的正方体物块。若在X 轴的上方距X 轴为2a 处 A B θ S 1 S 2 O

工程光学实验指导

实验一物镜焦距、截距的测定 一、实验目的 掌握用定焦距平行光管法测量光学系统焦距、截距的方法 二、实验内容 掌握测量方法，做好测量前的准备工作，测量给定的照相物镜、望远物镜和显微物镜的象方焦距和截距、物方焦距和截距。 三、实验原理 测量焦距的方法很多，其中的定焦距平行光管法、（即放大率法）测量范围大，测量精度高，相对误差一般在1％以下，是目前常用的方法，其测量原理如图1－1。 图1－1焦距截距的测定原理图 其中O 是平行光管物镜，L 是被测透镜，y0 是位于平行光管物镜焦平面上的一对刻线的间隔距离。y0 经过平行光管物镜后成像在无限远处，再经过被测透镜L 后，在它的焦平面上得到y0 的像y`。这种方法的原理就是通过测量像y`的大小，然后计算出被测透镜的焦距。 从图1－1 看出下面两个关系式，用作图成像的方法很容易得出： w=w` （1－1） 这就是用定焦距平行光管法测定焦距所用的公式，其中f0`是平行光管物镜的焦距，是已知的。Y0 是位于平行光管物镜焦平面处的分划板上的一对刻线的间隔距离，它的大小也是事先已知的。Y`是这对刻线y0 经过被测透镜后所成的像，如果能测量出此像y`的大小，那么就很容易用公式（1－1）计算出被测透镜的焦距f`。 利用本公式及方法，可以测量正负透镜、望远物镜、照相物镜、放映物镜，各种目镜的焦距。应当注意要正确选择测量显微镜的物镜，使之与被测光学系统相匹配。如测负焦距系统使要选择长工作距的显微物镜。这是因显微物镜的倍率不同，故（1－1）式变化如下 （1－2） 式中：β――――――测量显微镜放大倍数 四、实验设备 焦距仪、待测物镜（照相物镜、照相物镜、显微物镜） 焦距仪结构示意如图1－2，它包括一个平行光管、一个透镜夹持器、一个带有目镜的读数显微镜和把它们连在一起的一根带有长度刻尺的导轨组成。

大学物理实验思考题解答

用分光计测棱镜玻璃的折射率 [预习思考题] 1.分光计主要由哪几部分组成各部分的作用是什么为什么要设置一对游标 2.什么是最小偏向角利用最小偏向角法测棱镜折射率的公式是什么 3. 望远镜调焦至无穷远是什么含义为什么当在望远镜视场中能看见清晰且无视差的绿十字像时，望远镜已调焦至无穷远 答：望远镜调焦至无穷远是指将望远镜的分划板调至其物镜的焦面位置上，使从无穷远处射来的光线、即平行光会聚于分划板上。 根据薄透镜近轴成像与光线反射的原理，当从分划板下方的透明十字中出射的光线经物镜折射与平面镜反射后能清晰且无视差地成像于望远镜的视场中（即成像于分划板上）时，分划板必处于望远镜物镜的焦面位置上，故此时望远镜已调焦至无穷远。 4.为什么当平面镜反射回的绿十字像与调节用叉丝重合时，望远镜主光轴必垂直于平面镜为什么当双面镜两面所反射回的绿十字像均与调节用叉丝重合时，望远镜主光轴就垂直于分光计主轴 答：调节用叉丝与透明十字位于分划板中心两侧的对称位置上。根据薄透镜近轴成像与光线反射的原理，要使平面镜反射回的绿十字像与调节用叉丝重合，则与望远镜出射平行光平行的副光轴和与平面镜反射平行光平行的副光轴必须与望远镜主光轴成相等的角且三轴共面。要达到此要求，平面镜的镜面就必须垂直于望远镜主光轴。 当双面镜两面所反射回的绿十字像均与调节用叉丝重合时，仪器系统必同时满足以下条件：①双面镜的镜面平行于载物台转轴，即分光计主轴；②望远镜的主光轴垂直于双面镜的镜面。根据立体几何的知识易知，此时望远镜的主光轴必垂直于分光计主轴。 5.为什么要用“二分法”调节望远镜主光轴与分光计的主轴垂直 答：事实上，调望远镜主光轴与分光计主轴严格垂直的方法不止一种，用“二分法”调节的优点在于快捷。可以证明，用“二分法”调节可以迅速地使双面镜的镜面平行于分光计主轴（实际操作中一般只需调两三次就可实现），同时在调节中又始终保持望远镜主光轴与双面镜镜面垂直，从而使调节工作迅速方便地完成。 6.如何测量最小偏向角 答：略（详见教材）。 [实验后思考题] ⒈通过实验，你认为分光计调节的关键在何处 答：主观题，请学生自答。 ⒉能否直接通过三棱镜的两个光学面来调望远镜主光轴与分光计主轴垂直 答：不能。原因如下。 我们通过调节载物台面与望远镜的倾斜度总可以把仪器系统调整到如图所示的状态。图中，E为分光计主轴OO/上的任一点，EF、EQ分别为E点到三棱镜两光学面A/ACC/与A/ABB/ 的距离；θ 1、θ 2 分别为EF、EQ与OO/轴的夹角，且θ 1 =θ 2 ≠90°；望远镜主光轴∥EG。 容易证明，在此状态下，望远镜的主光轴首先⊥A/ABB/面，而当三棱镜随载物台转过φ角（即EF与EG的夹角）后，A/ACC/面就转至与先前A/ABB/面平行或重合的位置，此时望远镜的主光轴又⊥A/ACC/面。由此可见，在三棱镜随同载物台转动φ角前后，三棱镜两光学面反回的绿十字像都与调节用叉丝重合，但此时，望远镜的主光轴显然不垂直OO/轴。