《光學(xué)探究實(shí)驗(yàn)》word版

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1、2010-2011學(xué)年度光學(xué)綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)《光學(xué)元件特性及研究（干涉部分）》題目：《光學(xué)元件特性及研究（干涉部分）》學(xué)院：物理電氣信息學(xué)院專業(yè)：物理師范姓名：魏廣瑜日期：2010年12月目錄光學(xué)元件特性及研究（干涉部分）3【探究目的】31學(xué)習(xí)光學(xué)干涉元件的性質(zhì)和特點(diǎn)。32對(duì)光學(xué)干涉元件進(jìn)行歸類。33對(duì)元件到系統(tǒng)的組成進(jìn)行分析研究。34熟悉相干條件3【干涉元件】3【相干條件和原理】3【探究提綱】4一、【雙縫】5元件原理5【圖樣分析】5二、【牛頓環(huán)】6元件原理6【干涉條紋】712分析7【應(yīng)用】7三、【光學(xué)劈尖】7元件作用8四、【勞埃德鏡】8元件原理8【

2、實(shí)驗(yàn)光路】9五、【菲涅爾雙棱鏡】10元件原理10【干涉圖樣】10六、【菲涅爾雙面鏡】11元件原理11【作用】11【心得體會(huì)】11【主要參考文獻(xiàn)】12光學(xué)元件特性及研究（干涉部分）摘要光學(xué)元件是光學(xué)儀器的組成部分，是光學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)，在光學(xué)實(shí)驗(yàn)中，無(wú)時(shí)無(wú)刻都在接觸。我們?cè)谘芯抗鈱W(xué)的實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，必須對(duì)光學(xué)元件做一個(gè)系統(tǒng)的了解，比如最基礎(chǔ)的有物屏、光源、偏振、光柵、透鏡、面鏡、干涉元件等等。下面對(duì)干涉元件及組成系統(tǒng)歸類研究。相干光元件：一般是在光路中利用這類元件而獲得兩束相干光，當(dāng)這兩束相干光再次相遇時(shí)就可以形成干涉現(xiàn)象。由于相干后的波互相相長(zhǎng)和互相相消

3、形成明暗不一的條紋。關(guān)鍵字：光學(xué)元件、干涉、光學(xué)系統(tǒng)、勞埃德鏡【探究目的】121學(xué)習(xí)光學(xué)干涉元件的性質(zhì)和特點(diǎn)。2對(duì)光學(xué)干涉元件進(jìn)行歸類。3對(duì)元件到系統(tǒng)的組成進(jìn)行分析研究。4熟悉相干條件【干涉元件】雙縫、牛頓環(huán)、光學(xué)劈尖、勞埃德鏡、菲涅爾雙棱鏡、菲涅爾雙面鏡、梅斯林鏡、比累雙切鏡?！鞠喔蓷l件和原理】相干是相干波疊加而引起強(qiáng)度重新分布的現(xiàn)象，相干性則表明了相干波光場(chǎng)物理量之間的相關(guān)性質(zhì)以及產(chǎn)生的條件，兩光波能夠干涉的必要條件是1．頻率相同2．存在相互平衡的偏振分量3．具有穩(wěn)定的相位差這就是說(shuō)頻率不同，偏振方向互相垂直，相位差不穩(wěn)定的光波彼此之間不相干，

4、干涉光強(qiáng)是相干光波的復(fù)振幅疊加后的光強(qiáng)，由于在兩相干波交疊在區(qū)域中不同位置處相干波之間的相位差不同，因而干涉光強(qiáng)也不同，所以相干波疊加會(huì)產(chǎn)生空間明暗相間的干涉條紋，而非相干光疊加則是強(qiáng)度疊加，總強(qiáng)度處處都等于各光波強(qiáng)度之和。因此，對(duì)于相干性最方便、直接的量度是干涉條紋的對(duì)比度（有時(shí)也稱作可見(jiàn)度、反襯度等），即干涉場(chǎng)中干涉條紋的清晰程度，它定義為K=(Imax-Imin)/(Imax+Imin)，其中Imax和Imin分別是干涉場(chǎng)中光強(qiáng)的最大值和最小值。K可區(qū)分以下三種情況K=1完全相干K<1部分相干K=0完全不相干相干光效應(yīng)可分為空間相干性和時(shí)間相

5、干性，前者與光源的幾何尺寸有關(guān)，后者則與光源的相干長(zhǎng)度或單色性（帶寬）有關(guān)。邁克爾干涉儀為測(cè)量時(shí)間相干性提供了一種方便的技術(shù)；空間相干性則有楊氏雙峰實(shí)驗(yàn)做出了最好的證明。12【探究提綱】干涉元件雙縫光學(xué)劈尖菲涅爾雙棱鏡菲涅爾雙面鏡勞埃德鏡牛頓環(huán)梅斯林鏡比累雙切鏡一、【雙縫】元件原理光源發(fā)出的光經(jīng)濾光片成為單色光，單色光通過(guò)單縫后，經(jīng)雙縫產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉圖樣，干涉條紋可從屏上觀察到。圖樣中相鄰兩條亮(暗)紋間的距離△x與雙縫間的距離d、雙縫到屏的距離L、單色光的波長(zhǎng)λ之間滿足12x與波長(zhǎng)λ、雙縫間距d、及雙縫到屏的距離L有關(guān)。干涉圖樣圖樣分析：雙縫干涉

6、圖樣中，中間有兩條明顯的亮條紋，是兩條單縫衍射所形成的，其他等間距的明暗條紋才是兩條縫干涉形成的。雙縫干涉產(chǎn)生的圖樣應(yīng)該是等間距的明暗相間的圖樣二、【牛頓環(huán)】12??牛頓環(huán)儀元件原理牛頓環(huán)儀是由曲率半徑為R的待測(cè)平凸透鏡L和玻璃平板P疊裝在金屬框架F中構(gòu)成，如下左圖所示?？蚣苓吷嫌腥齻€(gè)螺釘H，用來(lái)調(diào)節(jié)L和P之間的接觸，以改變干涉條紋的形狀和位置。調(diào)節(jié)H時(shí)，螺釘不可旋得過(guò)緊，以免接觸壓力過(guò)大引起玻璃透鏡迸裂、破損。右圖為牛頓環(huán)實(shí)物圖。干涉條紋:12在光學(xué)上，牛頓環(huán)是一個(gè)薄膜干涉現(xiàn)象。光的一種干涉圖樣，是一些明暗相間的同心圓環(huán)。例如用一個(gè)曲率半徑很大的

7、凸透鏡的凸面和一平面玻璃接觸，在日光下或用白光照射時(shí)，可以看到接觸點(diǎn)為一暗點(diǎn)，其周圍為一些明暗相間的彩色圓環(huán)；而用單色光照射時(shí)，則表現(xiàn)為一些明暗相間的單色圓圈。這些圓圈的距離不等，隨離中心點(diǎn)的距離的增加而逐漸變窄。它們是由球面上和平面上反射的光線相互干涉而形成的干涉條紋。分析牛頓雖然發(fā)現(xiàn)了牛頓環(huán)，并做了精確的定量測(cè)定，可以說(shuō)已經(jīng)走到了光的波動(dòng)說(shuō)的邊緣，但由于過(guò)分偏愛(ài)他的微粒說(shuō)，始終無(wú)法正確解釋這個(gè)現(xiàn)象。事實(shí)一，這個(gè)實(shí)驗(yàn)倒可以成為光的波動(dòng)說(shuō)的有力證據(jù)之一。直到１９世紀(jì)初，英國(guó)科學(xué)家托馬斯·楊才用光的波動(dòng)說(shuō)完滿地解釋了牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn)。應(yīng)用判斷透鏡表面凸凹、

8、精確檢驗(yàn)光學(xué)元件表面質(zhì)量、測(cè)量透鏡表面曲率半徑和液體折射率.三、【光學(xué)劈尖】根據(jù)薄膜干涉的道理，可以測(cè)定平面的平直度.測(cè)定