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光学实验基础知识

(2006-04-29 10:20:51)

  光学实验技术在现代科技中发挥着越来越重要的作用。在基础自然科学实验中,我们通过研究一些最基本的光学现象,同时接触一些新的概念和实验技术,学习和掌握光学实验的基本知识和基本方法,培养基本的光学实验技能。在光学实验中使用的仪器比较精密,光学仪器的调节也比较复杂,只有在了解了仪器结构性能基础上建立清晰的物理图像,才能选择有效而准确的调节方法,判断仪器是否处于正常的工作状态。

 

1   使用光学仪器注意事项:

(1)在使用仪器前必须认真阅读仪器使用说明书,详细了解仪器的结构、工作原理,调节光学仪器时要耐心细致,切忌盲目动手。使用和搬动光学仪器时,应轻拿轻放,避免受震磕碰。光学元件使用完毕,应当放回光学元件盒内。

(2)保护好光学元件的光学表面,不能用手触及光学表面,以免印上汗渍和指纹。对于光学表面上附着的灰尘可用脱脂棉球或专用软毛刷等清除。如发现汗渍、指纹污损可用实验室准备的擦镜纸擦拭干净,有镀膜的光学表面上的污迹常用脱脂棉球蘸少量乙醇和乙醚混合液转动擦拭多遍才行。对于镀膜光学表面的污迹和光学表面起雾等现象及时送实验室专门处理,大家不要自行处理。

(3)光学仪器的机械部分应及时添加润滑剂,以保持各转动部件转动自如、防止生锈。仪器长期不使用时,应将仪器放入带有干燥剂的木箱内。(此相内容在实验一般又老师完成)

(4)使用激光光源时切不可直视激光束,以免灼伤眼睛(因为激光频率相当大)。

 

2  光学实验的观测方法:

(一)用眼睛直接观察:

在光学实验中常通过眼睛直接对光学实验现象进行观察。用眼睛直接进行观测具有简单灵敏,同时观察到的图像具有立体感和色彩等特点。这种用眼睛直接观察的方法,常称为主观观察方法。

(二)用光电探测器进行客观测量:

除了用人眼直接观察外,还常用光电探测器来进行客观测量,对超出可见光范围的光学现象或对光强测量需要较高精度要求时就必须采用光电探测器进行测量,以弥补人眼的局限性。常用的光探测器有光电管、光敏电阻和光电池(大家可以查阅资料)等。

 

3         光学实验常用仪器的结构与调节:

 (一)光具座与光路调节(本次实验内容):光具座的“同轴等高”调节步骤如下

无论是几何光学实验还是物理光学实验,在光具座上经常需要进行与共轴球面系统相关的光路调节。一个透镜的两个折射球面的曲率中心处在同一直线(即光轴)上,就成为一个共轴球面系统。实验光具组常由一个或多个共轴球面系统与其他器件组合而成。为了获得良好质量的像,各透镜的主光轴应处于同一直线上,并使物位于主光轴附近;又因物距、像距等长度量都是沿主光轴确定的,为了便于调节和准确测量,必须使透镜的主光轴平行于带标尺的导轨。达到上述要求的调节叫做同轴等高调节。具体操作分两步进行

(1)粗调,即先将透镜等元器件向光源靠拢,凭目视初步决定它们的高低和方位(要求不高时,在形成光路过程中再加以适当修正,即可进行观测)。

(2)细调,即在粗调基础上,按照成像规律或借助其他仪器作细致调节。如两次成像法(贝塞尔法或共轭法)测凸透镜焦距的实验光路,常用于光具组的共轴调节。当透镜移动到两个适当位置,使正立箭头在接收屏上分别成大小两个清晰的倒立实像时,利用大像追小像的方法,若此二像的尾端在屏坐标的同一位置,它们就与物箭头的尾端同在平行于导轨的主光轴上(轴上物点成像不离轴)。以此为基准,可将物方某点调到主光轴上,或对另一透镜作共轴调节。

 

   (二)测微目镜、移测显微镜、光学测角计等仪器的调节和使用我们以后陆续介绍给大家。

   (三)常用光源:

     常见的有白炽灯、汞灯、钠灯、光谱管(辉光放电管)、滤光片等,以后的实验中会陆续认识

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