光學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn) 凸透鏡成像實(shí)驗(yàn)報(bào)告 光學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告從基本光學(xué)軌道系統(tǒng)、綠光激光器和焦距支架、光傳感和旋轉(zhuǎn)傳感、科學(xué)工作室500或750插座、帶傳感器掃描激光衍射黑斑的軟件系統(tǒng)可以標(biāo)度每個(gè)衍射單縫之間光強(qiáng)和距離變化的具體規(guī)律。 還可以采集干涉雙縫或多縫的光強(qiáng)分布規(guī)律。 與理論值比較，并比較干涉和衍射模式的異衍射：當(dāng)光通過單縫時(shí)，發(fā)生衍射，光強(qiáng)極小的衍射圖樣（壞點(diǎn)）由下式給出，asinθ為狹縫間距，θ為衍射角，λ為光的波長(zhǎng)。 右圖是激光的實(shí)際衍射圖，光強(qiáng)與位置的關(guān)系可以通過計(jì)算機(jī)采集。 衍射θm'為衍射分布級(jí)雙縫干涉：當(dāng)光通過兩個(gè)狹縫干涉時(shí)，從中心最大（亮點(diǎn)）到一側(cè)某一最大角度，其中d為狹縫寬度，θ中心到第m個(gè)level 最大傾斜角度，λ為光的波長(zhǎng)凸透鏡成像規(guī)律實(shí)驗(yàn)總結(jié)，m為級(jí)數(shù)（0為最高中心，1為第一級(jí)最大值，2為第二級(jí)最大值？從中心計(jì)算向外 1、將單縫圓盤安裝到焦距支架上 上面，單縫圓盤可以在焦距支架上旋轉(zhuǎn)，擰緊焦距支架的螺栓，使單縫圓盤在使用過程中不能旋轉(zhuǎn)。選擇所需狹縫，將光柵片中所需狹縫旋轉(zhuǎn)至單狹縫 2、在光軌左側(cè)另一側(cè)安裝用于采集數(shù)據(jù)的光傳感器和旋轉(zhuǎn)傳感器，并調(diào)整方向，激光僅瞄準(zhǔn)狹縫，主光柵盤的一側(cè)靠近激光約幾分米。 打開激光器（不要直視激光器）。
將光柵盤與激光對(duì)齊。 4. 左右、向下調(diào)節(jié)激光束的位置，直至光束中心穿過狹縫。 一旦到達(dá)這個(gè)位置5，初始光傳感器增益開關(guān)為10，根據(jù)光強(qiáng)及時(shí)調(diào)整。 并按照下圖正確解釋旋轉(zhuǎn)傳感器和 6.打開軟件并設(shè)置文件名。 四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1、旋轉(zhuǎn)單縫光柵，使激光束通過設(shè)定為0.16mm的單縫。 2. 采集數(shù)據(jù)前，將光傳感器連接到衍射斑左側(cè)，使傳感器采集狹縫位于需要掃描的起始點(diǎn)。 3. 在電腦上啟動(dòng)感應(yīng)，然后逐漸讓旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳感器掃描衍射黑點(diǎn)，掃描完成后單擊停止感應(yīng)。 如果光強(qiáng)度太高或太低，請(qǐng)更換光傳感器（1、10、100）。 4. 使用（c）檢測(cè)單縫光柵與光傳感器前部之間的距離l。 (d) 使用上述數(shù)據(jù)估計(jì)至少兩個(gè)不同的最小和平均答案。 剖析估算結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)縫寬的偏差及主要來源。 b. 雙峰衍射 1. 將單縫光柵轉(zhuǎn)換為多縫光柵。 選擇狹縫寬度為 0.25mm（d）和狹縫寬度為 0.04mm（a）的多狹縫。 2、采集數(shù)據(jù)前，將光傳感器連接到衍射光板的兩側(cè)，這是傳感器采集狹縫到掃描的起點(diǎn)。 啟動(dòng)計(jì)算機(jī)上的傳感器，然后逐漸讓旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳感器掃描衍射點(diǎn)。 掃描完成后點(diǎn)擊停止感應(yīng)。 如果光強(qiáng)度太高或太低，請(qǐng)更換光傳感器（1、10、100）。
4、用軟件檢測(cè)主最大值到左邊第一、第二、第三個(gè)最大值的距離，檢測(cè)整個(gè)包絡(luò)長(zhǎng)度。 5. 測(cè)量最大邊與第二大邊和第三大邊的中心之間的距離。 檢測(cè)距離是根據(jù)中心的最高點(diǎn)和最低點(diǎn)得出的。 6. 利用公式（2）確定狹縫寬度： (a) 檢測(cè)中心的主水平等于各左側(cè)檢測(cè)單縫光柵與光傳感器前部之間的距離 l 。 (c) 要確定“d”值，請(qǐng)使用第一、第二和第三最大值求“d”的平均值。 分析實(shí)驗(yàn)值和標(biāo)準(zhǔn) 7. 確定狹縫間距，根據(jù)主級(jí)包絡(luò)線到一級(jí)包絡(luò)線的距離，利用式（1）估算雙縫寬度， 5. 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及處理 單縫衍射：sl=0.0042m； sr=0.0040m； l=101.50cm；=650nm； 由式（1）計(jì)算得到ar=1； α=1。； a=1。 估計(jì)偏差 δr=(1.649-1.600)/1.600=3.06% δl=(1.600-1.572)/1.600=1.75%-4=(1.611-1.600)/1.600=0.69% 實(shí)驗(yàn)偏差主要來源于：圖像值讀取、聯(lián)通傳感速率不穩(wěn)定的影響、系統(tǒng)第二部分：光學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)報(bào)告光學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)1：自組織望遠(yuǎn)鏡和顯微鏡2.根據(jù)幾何光學(xué)原理、透鏡成像規(guī)律和測(cè)試參數(shù)要求，設(shè)計(jì)望遠(yuǎn)鏡的光路，提出光學(xué)器件的選型方案，并通過光路的調(diào)整，滿足望遠(yuǎn)鏡的實(shí)驗(yàn)要求，進(jìn)而掌握望遠(yuǎn)鏡技術(shù)。
1、望遠(yuǎn)鏡的結(jié)構(gòu)及成像原理 望遠(yuǎn)鏡由目鏡l1和物鏡l2組成。 物鏡將無限遠(yuǎn)物體發(fā)出的光線會(huì)聚在像側(cè)的焦平面上，形成倒立的虛像。 通過調(diào)節(jié)目鏡和物鏡的相對(duì)位置，使中間虛像落在物鏡的物鏡焦平面上。 此外，物鏡焦點(diǎn)上還有十字準(zhǔn)線或刻度線。 像位要求：先調(diào)整物鏡直至能清晰看到十字準(zhǔn)線，然后調(diào)整物鏡和目鏡的寬度，以調(diào)整觀察物體的距離和視角放大倍數(shù)要求：定義視野放大倍數(shù)m為兩眼通過儀器觀察到的物體圖像與人眼的張開角度tanδ的余弦之比？ ω'與耳朵直接觀察物體時(shí)物體對(duì)耳朵的張角ω的余弦為m=tanθ。 需要 m1。 2、望遠(yuǎn)鏡主要有兩種：一種是正倍率物鏡的系統(tǒng)，即物鏡l2是會(huì)聚鏡，這意味著對(duì)于開普勒望遠(yuǎn)鏡來說，公式m中有一個(gè)乘號(hào)=tan?=-f2 表示開普勒望遠(yuǎn)鏡是倒像。 要使絕對(duì)值小于1，就應(yīng)該有f1f2。 對(duì)于伽利略望遠(yuǎn)鏡來說，視角的放大倍數(shù)為正，形成正像。 是目鏡的孔徑，d是物鏡的孔徑。 否則，雖然視角擴(kuò)大，但無法識(shí)別物體的細(xì)節(jié)。 1、根據(jù)透鏡成像規(guī)律，如何用最簡(jiǎn)單的方法區(qū)分凹透鏡和凸透鏡？ 答案： (1) 將這個(gè)鏡頭靠在鏡頭上 2. 望遠(yuǎn)鏡和顯微鏡有什么相似之處？ 從用途、結(jié)構(gòu)、視角倍率和變焦等方面來看，望遠(yuǎn)鏡用于觀察遠(yuǎn)處的物體，大口徑的鏡頭和變焦鏡頭用作目鏡。 變焦時(shí)，調(diào)節(jié)目鏡與物鏡之間的距離，以觀察細(xì)微的物體。 使用短焦距鏡頭作為目鏡，物鏡的寬度是固定的。 變焦時(shí)，調(diào)整目鏡和物體。 3、嘗試解釋伽利略望遠(yuǎn)鏡的成像原理凸透鏡成像規(guī)律實(shí)驗(yàn)總結(jié)，并畫出光路圖。
伽利略望遠(yuǎn)鏡成像原理：光線通過目鏡折射形成的虛像在物鏡后部的焦點(diǎn)上（接近人眼的后部）。 伽利略望遠(yuǎn)鏡的放大倍數(shù)等于目鏡焦距與物鏡焦距之比。 其優(yōu)點(diǎn)是物鏡短，能形成正像。 4、在望遠(yuǎn)鏡實(shí)驗(yàn)中，將3米外的尺度視為無窮遠(yuǎn)物體，然后估算望遠(yuǎn)鏡的實(shí)驗(yàn)倍率。 這些計(jì)算方法造成的偏差有多大？ 如果需要校正倍率，在有限距離s處刻度尺應(yīng)該如何放置，望遠(yuǎn)鏡倍率可以校正如下：當(dāng)s>100時(shí)，在校正問題中，s=3m實(shí)驗(yàn)2薄透鏡焦距測(cè)量（ 1）簡(jiǎn)單方法：以太陽(yáng)光或遠(yuǎn)光為光源，用凸透鏡將其發(fā)出的光聚集成光點(diǎn)（或圖像）。 此時(shí)，sθ，sθf，即能感覺到的點(diǎn)（或像）就是焦點(diǎn)，光斑到透鏡中心的距離就是凸透鏡的焦距。 由于這些技術(shù)差異很大，大多數(shù)都用作實(shí)驗(yàn)前的簡(jiǎn)單測(cè)試。 論文網(wǎng)：光學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)凸透鏡成像實(shí)驗(yàn)報(bào)告）遠(yuǎn)小于其焦距的透鏡稱為ff?1，在近軸光條件下，薄透鏡成像規(guī)律可表示為：ssf?f? 方法：如圖2.2所示，將光源照射的物屏放置在待測(cè)鏡頭的兩側(cè)，在另一側(cè)左側(cè)放置一個(gè)平面反射鏡與鏡頭（或物屏）連通。 當(dāng)它是平面的時(shí)候，從物屏上任意一點(diǎn)發(fā)出的光線，經(jīng)過透鏡折射后，都會(huì)變成平行光線，再被平面鏡反射回來。
經(jīng)透鏡折射后，仍會(huì)聚在其焦平面上，即原物屏幕平面上，產(chǎn)生與原物大小相等、方向相反的倒立實(shí)倍數(shù)焦距，并保持不變。 如果沿光軸與鏡頭連接，則必須在圖像屏上觀察到二次成像。 如圖2.3所示，當(dāng)物距為s1時(shí)，得到放大的倒立虛像； 當(dāng)?shù)沽⒌奶撓窨s小時(shí)，兩個(gè)成像透鏡之間的相移為d。 根據(jù)鏡頭成像公式，4d可以代入可見光，只要確定物屏、像屏和鏡頭在光具座上重成像時(shí)滑座邊緣的位置，焦距即可可以更準(zhǔn)確地計(jì)算。 2、凹透鏡焦距的確定 (1)視差法：在物體與凹透鏡之間放置一塊有缺口的透明玻璃片，當(dāng)透明玻璃片上的缺口為虛像時(shí) (2)輔助透鏡成像方法：如如圖2.6所示，首先物體發(fā)出的光經(jīng)過凸透鏡l1，產(chǎn)生一個(gè)大小適中的虛像ab，然后將待測(cè)凹透鏡l2安裝在l1和ab之間，使虛像ab形成虛像 ab. 分別測(cè)量l2和abab之間的距離s1和s2，即可得到l2的像方焦距f2。 2.數(shù)據(jù)處理%f?19.08+/-0.04?ef?0.2%2.2自校準(zhǔn)方法物體屏幕位置485個(gè)單位：cm%f?19.9+/-0.32.3共軛方法物體屏幕位置x。 =10cm圖像屏幕位置x3=95d?x3?x1??%f=19.78+/-0.050.25%2。 測(cè)量凹透鏡的焦距cmf?7.53+/-0.0141。 如果會(huì)聚透鏡的焦距小于光具座的寬度，可嘗試設(shè)計(jì)一個(gè)可以在光具座上測(cè)量焦距的實(shí)驗(yàn)。將平行光注入透鏡，在透鏡上放置一個(gè)全身鏡光具座表面反射來自鏡頭的光線，然后用小屏幕看到光凝結(jié)的最小光點(diǎn)，然后測(cè)量座面與小屏幕之間的距離，加上光具座為焦距； 也可以垂直于透鏡表面發(fā)射非常細(xì)的激光束