光学实验指导书(09年修订).doc

光学实验指导书 武汉理工大学理学院 物理科学与技术系 2008年11月 目 录 序 言 及 要 求 I 实 验 室 规 则 III 实验一 迈克耳逊干涉仪实验 1 实验二 光衍射的定量研究 11 实验三 衍射光栅分光特性测量 16 实验四 偏振光研究 22 实验五 阿贝成像原理和空间滤波 28 实验六 θ调制 33 实验七 用透射光栅测光波波长及角色散率 35 实验八 椭偏仪测量薄膜厚度 42 实验九 全息光栅特性及制作技术 49 序 言 及 要 求 意义与方法 同学们在开始本实验之前已经作过一些力学、热学、电学及基本的光学实验，已经具备了一定的实验操作技能，对于光路的调试已积累一定的经验，这些都是我们做好本学期《近代光学》（物理光学）实验的基础。 光学实验有它的特点。光学实验中遇到的两个最突出的问题，一个是精密仪器的调节和使用；另一个是理论和实验的更紧密的结合。光学仪器的精密度比较高，这些仪器在投入使用前，首先要进行调整和检验。例如，各光学元件共轴调节，分光计的调节，迈克耳逊干涉仪的调节等都是光学实验中有代表性的基本训练。仪器的调节不是一个纯粹的技艺问题。判断仪器是否处于正常的工作状态，以及选择最有效最准确的方法，都要求调节者有明确的物理图像。 理论联系实际的问题在光学里显得特别突出。如果不掌握基本理论，很多光学实验，特别像偏振、干涉等实验几乎无从做起，更不用说对实验结果作详细的理论分析了。为了收到更好的效果，在实验前，要求同学们作好理论上的准备。在实验过程中要尊重客观实际、详尽地考察各种条件下得到的现象，记录有关数据，认真思考，对实验结果做出理论上的分析和解释。这些不仅丰富了实验的内容，提高了做实验的兴趣，而且反过来必然大大有助于巩固理论知识，加深并扩展对一些基本原理的探讨。 实验课没有系统讲授的环节，实验基本上由同学们独立完成，教师只作必要的讲解与指导。实验课能否收到良好效果与同学们的学习自觉性关系甚大。因此，希望同学们作到：课前充分准备；课上三勤———手勤（操作，实验，记录），眼勤（观察，比较），脑勤（思考，分析，提问题）；课后加以反思。 光学仪器使用注意事项 光学仪器是比较精密的仪器，如果使用不当，它的光学元件及机械部分都容易被损坏。 常见的损坏有以下几种原因： 1、 物理的和机械的原因：跌落、震动、挤压以及由于冷热不均造成了损坏，往往使部分或全部元件无法使用；磨损也是常见的一种，危害性也很大。如光学元件表面附有不清洁的物质时，如果用手或其它粗糙的东西去擦，致使光学表面留下痕迹，轻者使其成像模糊，重者根本不能成像。这是一种不良的操作习惯和恶劣的工作作风。 2、 化学的原因：污损（由于手上的油垢、汗渍或不洁液体的沉淀等）、发霉以及酸、碱等对光学表面的腐蚀。 因此，在使用光学仪器时必须遵守下列规则： 1、轻拿、轻放，勿使仪器受震，更要避免跌落到地面。光学元件使用完毕，不得随意乱放，应当物归原处。 2、任何时候都不能用手触及光学表面，（光线在此表面反射或折射），只能接触经过磨砂的表面（光线不经过的表面，一般都磨成毛面），如透镜的侧面，棱镜的上、下底面等。 不能对着光学元件说话，更不能打喷嚏、咳嗽。 光学表面有污垢时，不要私自处理，应向教师说明。对于没有薄膜的光学表面，可用干净的镜头纸轻擦。对于光学仪器中的机械部分，仍需注意正确使用。所有调节螺钉均不能强行调过其可调范围。 课内外要求 1、课前必须认真预习，必须对所作的实验有一总体概念，弄清主要的原理、光路、公式，主要的实验内容及步骤，注意事项，操作规程。在此基础上完成预习报告，并设计好数据表格。 2、课上按号就坐，动手前需大体了解一下所用仪器设备。实验数据经教师检查并签字方可拆除光路。 3、实验完毕，应将仪器整理还原，光学元件装入盒内，将桌面、凳子收拾整齐，方能离开实验室。 实验报告包括如下内容：目的要求，仪器用具，简明原理（光路图，主要公式及条件），数据及结果（或现象记录及必要解释），作业题。在有充分数据或现象的基础上，提倡讨论研究。数据特别是结果表达应大体真实反映其有效数字。 实 验 室 规 则 1、.课前写好的预习报告应有秩序地经教师检查，认为合格者方可进行实验。 2、.进入实验室后必须认真严肃，保持室内安静，不得大声喧哗。 3、实验未经教师检查，不得接通电源和进行操作。 4、实验室内所有仪器不得随意搬动或拆卸 5、进行实验时，如缺少仪器和材料，应向教师提出解决，不得乱拿别组的仪器和材料，以免造成混乱。 6、有仪器发生故障或损坏，应及时向教师报告。 7、实验完毕后，仪器还原，搽揩干净，安放整齐，加罩防尘。 8、补做实验必须事先预约，按规定时间来实验室补做。 9、实验室的工具用后应及时归还原处。 实验一 迈克耳逊干