大学物理光学实验

大学物理光学实验（部分）

单缝衍射

一、 实验目的

1.观察单缝衍射现象，了解衍射特点； 2.测量单缝衍射的相对光强分布。 二、 实验仪器

激光器、单缝、检流计、硅光电池等 三、 实验原理

II??

照到狭缝上的波前上每一点都起着新波源的作用，从这个波前出发，光线迭加的结果是出现平行于狭缝的明暗相间的条纹。亮条纹从中心往两侧依次是0级、1级、2级……n级亮条纹。暗条纹依次是1级、2级…..n级。

I0设光轴上的光强为 屏上与光轴夹角

1.当?2.当?? 为的一处光强为 I?Isin2?0?2 （1）

?aSin??????(2)??0(??0)时，I??I0；称为主极大或零级亮条纹。 ?m?(m??1,?2????)，即Sin??m?时，I??0，出现暗条纹。暗am?2?条纹在??的方向上。主极大两侧暗条纹之间的夹角???，其余暗条

aa纹间的间距为????a。

3.其他亮条纹的位置：

dd??Sin2??3?? ???2Sin??Cos??Sin?/???2?????Cos??Sin??0,即??tg?时，I取 极大值。

可得：? 即：???1.43?，?2.46?，?3.47????

??1.43,?2.46,?3

大学物理光学实验基本常识和知识

一. 基本常识

1. 所有光学镜片(透镜、平面镜、棱镜、光栅、波片、偏振片、分光镜等等)通光面不能用手触摸，需要清洁时必须用专用镜头纸。 2. 用于固定镜片的支架上的固定螺钉和调节螺钉要轻扭。

3. 白炽灯是复色光源（白光－由红、澄、黄、绿、青、蓝、紫色光混合而成）；汞灯是由部分线状谱的光混合成的复色光源；钠灯是准单色光源（有两条非常相近的波长），可以用于干涉实验的光源，只是光强较弱不方便观测；激光是单色光源（一种波长），是用于干涉实验的光源。

4. 用于实验的光学仪器，在做实验前应首先了解各部分的调节功能、作用和调节范围，以及标尺的读数方法。 二.基本知识

1. 光学实验仪器（如：分光计、迈克尔逊干涉仪、读数显微镜、棱镜摄谱仪），可以用来做多种测试实验。分光计可以用于三棱镜的顶角角度测量，某一波长的色散及色散曲线（n-λ曲线）测量，光栅衍射及光谱观测，某透明体的折射率测量。实验用光源有汞灯、钠灯或激光器。迈克尔逊干涉仪可以用于未知激光波长的实验测量，微位移的测量，当用平行光入射时，还可以进行面形、面形变、气体折射率或温度场的实验观测。读数显微镜以钠灯为光源可以进行微小尺寸、球面半径的测量，还可以进行固体热胀系

光源、光的相干性

1. 选择题 难度系数等级：1

来自不同光源的两束白光，例如两束手电筒光照射在同一区域内，是不能产生干涉图样的，这是由于

（A）白光是由不同波长的光构成的 （B）两光源发出不同强度的光 （C）两个光源是独立的，不是相干光源 （D）不同波长的光速是不同的

[ ]

答案：（C） 难度系数等级：2

有三种装置

(1) 完全相同的两盏钠光灯, 发出相同波长的光，照射到屏上；

(2) 同一盏钠光灯，用黑纸盖住其中部将钠光灯分成上下两部分同时照射到屏上； (3) 用一盏钠光灯照亮一狭缝，此亮缝再照亮与它平行间距很小的两条狭缝，此二亮缝的光照射到屏上；

以上三种装置,能在屏上形成稳定干涉花样的是： (A) 装置(3) (B) 装置(2) (C) 装置(1)(3) (D) 装置(2)(3)

[ ]

答案：（A） 难度系数等级：1

对于普通光源，下列说法正确的是：

（A）普通光源同一点发出的光是相干光 （B）两个独立的普通光源发出的光是相干光 （C）利用普通光源可以获得相干光 （D）普通光源发出的光频率相等

[ ]

答案：（C） 难度系数等级：

光源、光的相干性

1. 选择题 难度系数等级：1

来自不同光源的两束白光，例如两束手电筒光照射在同一区域内，是不能产生干涉图样的，这是由于

（A）白光是由不同波长的光构成的 （B）两光源发出不同强度的光 （C）两个光源是独立的，不是相干光源 （D）不同波长的光速是不同的

[ ]

答案：（C） 难度系数等级：2

有三种装置

(1) 完全相同的两盏钠光灯, 发出相同波长的光，照射到屏上；

(2) 同一盏钠光灯，用黑纸盖住其中部将钠光灯分成上下两部分同时照射到屏上； (3) 用一盏钠光灯照亮一狭缝，此亮缝再照亮与它平行间距很小的两条狭缝，此二亮缝的光照射到屏上；

以上三种装置,能在屏上形成稳定干涉花样的是： (A) 装置(3) (B) 装置(2) (C) 装置(1)(3) (D) 装置(2)(3)

[ ]

答案：（A） 难度系数等级：1

对于普通光源，下列说法正确的是：

（A）普通光源同一点发出的光是相干光 （B）两个独立的普通光源发出的光是相干光 （C）利用普通光源可以获得相干光 （D）普通光源发出的光频率相等

[ ]

答案：（C） 难度系数等级：

光源、光的相干性

1. 选择题 难度系数等级：1

来自不同光源的两束白光，例如两束手电筒光照射在同一区域内，是不能产生干涉图样的，这是由于

（A）白光是由不同波长的光构成的 （B）两光源发出不同强度的光 （C）两个光源是独立的，不是相干光源 （D）不同波长的光速是不同的

[ ]

答案：（C） 难度系数等级：2

有三种装置

(1) 完全相同的两盏钠光灯, 发出相同波长的光，照射到屏上；

(2) 同一盏钠光灯，用黑纸盖住其中部将钠光灯分成上下两部分同时照射到屏上； (3) 用一盏钠光灯照亮一狭缝，此亮缝再照亮与它平行间距很小的两条狭缝，此二亮缝的光照射到屏上；

以上三种装置,能在屏上形成稳定干涉花样的是： (A) 装置(3) (B) 装置(2) (C) 装置(1)(3) (D) 装置(2)(3)

[ ]

答案：（A） 难度系数等级：1

对于普通光源，下列说法正确的是：

（A）普通光源同一点发出的光是相干光 （B）两个独立的普通光源发出的光是相干光 （C）利用普通光源可以获得相干光 （D）普通光源发出的光频率相等

[ ]

答案：（C） 难度系数等级：

光源、光的相干性

1. 选择题 难度系数等级：1

来自不同光源的两束白光，例如两束手电筒光照射在同一区域内，是不能产生干涉图样的，这是由于

（A）白光是由不同波长的光构成的 （B）两光源发出不同强度的光 （C）两个光源是独立的，不是相干光源 （D）不同波长的光速是不同的

[ ]

答案：（C） 难度系数等级：2

有三种装置

(1) 完全相同的两盏钠光灯, 发出相同波长的光，照射到屏上；

(2) 同一盏钠光灯，用黑纸盖住其中部将钠光灯分成上下两部分同时照射到屏上； (3) 用一盏钠光灯照亮一狭缝，此亮缝再照亮与它平行间距很小的两条狭缝，此二亮缝的光照射到屏上；

以上三种装置,能在屏上形成稳定干涉花样的是： (A) 装置(3) (B) 装置(2) (C) 装置(1)(3) (D) 装置(2)(3)

[ ]

答案：（A） 难度系数等级：1

对于普通光源，下列说法正确的是：

（A）普通光源同一点发出的光是相干光 （B）两个独立的普通光源发出的光是相干光 （C）利用普通光源可以获得相干光 （D）普通光源发出的光频率相等

[ ]

答案：（C） 难度系数等级：

大学物理光学习题

一、选择题

1．3165：在相同的时间内，一束波长为 的单色光在空气中和在

玻璃中

(A) 传播的路程相等，走过的光程相等

(B) 传播的路程相等，走过的光程不相等

(C) 传播的路程不相等，走过的光程相等

(D) 传播的路程不相等，走过的光程不相等 ［ ］

2．3611：如图，S1、S2是两个相干光源，它们到P点的距离分

别为r1和r2。路径S1P垂直穿过一块厚度为t1，折射率为n1的介质板，路径S2P垂直穿过厚度为t2，折射率为n2的另一介质板，其余部分可看作真空，这两条路径的光程差等于

(A)

(B)

(C) (r2 n2t2) (r1 n1t1) [r2 (n2 1)t2] [r1 (n1 1)t2] (r2 n2t2) (r1 n1t1)

(D)

n2t2 n1t1 S1 S2 t1 n1 r1 2 t2 2

［ ］

3．3664：如图所示，平行单色光垂直照射到薄膜上，经上下两

表面反射的两束光发生干涉，若薄膜的厚度为e，并且n1＜n2＞n3， 1为入射光在折射率为n1

的媒质中的波长，则两束反射光在相遇点的相位差为

(A) 2 n2e / ( n1 1)

第一章 光的电磁理论

?z??1.1 一个平面电磁波可以表示成 Ex=0，Ey=2cos[2??10?c?t??2]，Ez=0，问：

??14

（1） 该电磁波的频率、波长、振幅原点的初位相为多少？（2）波的传播和电矢量的

振动取哪个方向？（3）与电场想联系的磁场B的表达式如何写？

?z??t??。 1.2 一个线偏振光在玻璃中传播时可以表示为 Ey=0，Ez=0，Ex=10cos?100.65c??2

15

试求 （1）光的频率；（2）波长；（3）玻璃的折射率。

1.3 证明E=Acos(kz-?t)是波动方程（1-22）的解。 1.4 一种机械波的波函数为y=Acos2???xt???，其中A=20mm，T=12s，?=20mm试画出??T?t=3s时的波形曲线。从x=0画到x=40mm。

1.5 在与一平行光束垂直的方向上插入一透明薄片，起厚度=0.01，折射率=1.5，若光波的波长=500，试计算插入玻璃片前后光束光程和位相的变化。

1.6 地球表面每平方米接受到来自太阳光的功率约为1.33kW，试计算投射到地球表面的太阳光的电场强度。假设可以把太阳光看作是波长为?=600nm的单色光。

1.7 在离无线电发射机10km远处飞行的一

建筑物理实验报告

实验一 采光实测

学生成绩：

实验题目：采光实测

实验目的：1.掌握照度计的正确使用方法。

2.测定室内工作面照度分布。

3.检验实际采光效果是否达到预期设计目标。 4.了解不同光环境实况，分析比较设计经验。 5.确定是否需要对采光进行改造或补充。

实验内容：

（一）采光系数测定

（二）检验室内亮度分布状况 （三）测量表面光反射比 （四）测量窗玻璃的光透射比 实验步骤：

（一）采光系数测定 测试仪器：照度计两台

1.场所和布点：选一侧窗采光房间，在窗、窗间墙中间，垂直于窗面布置两条测量线，离地高度与工作面同，间隔1~2m布置一测点。

2.天气条件：最好选择阴天，如全阴天。时间最好在9：00~16：00之间，因这一时段室外照度变化不大。

3.室外照度：应选择周围无遮挡的空地或在建筑物屋顶上进行测量。光接收器与周围建筑物或其他遮挡物的距离应大于遮挡物高度（自光接收器所处水平位置算起）的6倍以上。读数时应与室内照度读数时间一致。

3.室内照度：光接收器放在与实际工作面等高，或距地面0.8m 高的水平面处测量照度。测量时应熄灭人工照明灯。测量者应避开光的入射方向，以防止对光接收器的遮挡。为了提高测量精度，每一

第一章 小结

几何光学的基础：基本概念及基本定律（见第一节小结） 成像分析：

1、完善像的定义及完善成像条件 2、光路中的基本概念与符号规则 3、光路计算： 1）内容：

a. 成像位置关系（计算公式） b. 成像特性分析（放大率）

——虚实正倒缩放、共轭点沿轴移动、光束孔径角变化 学习思路：

a. 球面——平面

b.宽光束实际光线——近轴光线

（球差） （高斯像、物像共轭） c. 折射————反射

（反射-折射定律；成像公式、放大率公式、拉赫不变量） d. 单个球面——共轴系统： 过渡公式、成像放大率

第二章 小结

理想光学系统理论： 1、基本概念：理想光学系统、共轭、共线成像等 2、共轴理想光学系统成像性质 3、基点与基面：焦点/面、主点/面、节点（包括物像两方）

物像关系： 1、图解法求像：典型光线、基点基面性质（课上例题） 2、解析法及应用：牛顿公式、高斯公式

理想光学系统的组合：1）两光组组合的公式及计算

2）多光组