棱镜分光仪实验原理

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微波分光仪

摘要：微波和光都是电磁波，都具有波动这一共性。能产生反射、折射、绕射、干涉、偏振以及能量传递等现象。微波分光仪正是充分利用了微波的这一通性，模仿光学实验的基本方法，开展了几个极有意义的实验，以加深对微波及微波系统的理解。

关键词：微波 电磁波 波动 实验 微波系统 作者：潘玉霞 学号：1143023031

单位：四川大学 制造科学与工程学院 2011级 工业设计1班 一、前言

随着现代通信技术的迅猛发展，了解电磁波传播特性、现代射频电路及其器件的设计方法已经成为电子工程和通信工程领域的一个重要环节。微波在科学研究、工程技术、交通管理、医疗诊断、国防工业的国民经济的各个方面都有十分广泛的应用。研究微波，了解它的特性具有十分重要的意义。 二、实验目的

1.了解微波光学系统和微波的特性（反射、折射、偏振、干涉），学习微波器件的使用。 2.了解迈克尔逊干涉仪、法布里-贝罗干涉仪等工作原理，计算微波波长。 三、实验原理简介 1.系统初步认识

2.反射实验

电磁波在传播过程中如果遇到反射板,必定要发生反射。本实验室以一块金属板作为反射板,来研究当电磁波以某一入射角投射到此金属板上时所遵循的反射规律。

3.驻波测量波长实验

微波喇叭既能接

ＤＨ９２６B型

微波分光仪自动测试系统

使用说明书

北京大华无线电仪器厂

作者：狄军 15811117431

目 录

一、概述 二、工作原理 三、系统成套性

四、机械结构的安装与调整 (后改装光栅的安装) 五、软件安装 六、使用方法

1．反射实验 2．单缝衍射实验 3．双缝干涉实验

4．迈克尔逊干涉实验 5．无损介质介电常数实验 6．偏振实验

7．布拉格衍射实验 8．极化波的产生/检测 9．圆极化波左旋/右旋 10．圆极化波反射/折射 11．软件的补充说明

七、保修期限 八、附录

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一、概述

DH926U型微波分光仪自动测试系统适合于高等院校和中等专业学校做普通物理教学的波动实验。为便于计算机显示实验结果，在DH926B型微波分光仪预留的角度传感器及距离传感器的安装位置安装了相应的角度传感器和距离传感器，用户将DH926B型微波分光仪正确连接DH926AD型数据采集仪及DH1121B型三厘米固态信号源后，便可通过USB传输线直接与计算机联机。我们还根据本套系统的实验内容编制了DH926U型微波分光仪自动测试系统Windows版本的应用软件，使用户操作简单，实验结果更直观、明显。

DH926AD型数据采集仪是专为配合DH926

ＤＨ９２６B型

微波分光仪自动测试系统

使用说明书

北京大华无线电仪器厂

作者：狄军 15811117431

目 录

一、概述 二、工作原理 三、系统成套性

四、机械结构的安装与调整 (后改装光栅的安装) 五、软件安装 六、使用方法

1．反射实验 2．单缝衍射实验 3．双缝干涉实验

4．迈克尔逊干涉实验 5．无损介质介电常数实验 6．偏振实验

7．布拉格衍射实验 8．极化波的产生/检测 9．圆极化波左旋/右旋 10．圆极化波反射/折射 11．软件的补充说明

七、保修期限 八、附录

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一、概述

DH926U型微波分光仪自动测试系统适合于高等院校和中等专业学校做普通物理教学的波动实验。为便于计算机显示实验结果，在DH926B型微波分光仪预留的角度传感器及距离传感器的安装位置安装了相应的角度传感器和距离传感器，用户将DH926B型微波分光仪正确连接DH926AD型数据采集仪及DH1121B型三厘米固态信号源后，便可通过USB传输线直接与计算机联机。我们还根据本套系统的实验内容编制了DH926U型微波分光仪自动测试系统Windows版本的应用软件，使用户操作简单，实验结果更直观、明显。

DH926AD型数据采集仪是专为配合DH926

实验三 分光计调节及棱镜玻璃折射率的测定

光线在传播过程中，遇到不同介质的分界面时，会发生反射和折射，光线将改变传播的方向，结果在入射光与反射光或折射光之间就存在一定的夹角。通过对某些角度的测量，可以测定折射率、光栅常数、光波波长、色散率等许多物理量。因而精确测量这些角度，在光学实验中显得十分重要。

分光计是一种能精确测量上述要求角度的典型光学仪器，经常用来测量材料的折射率、色散率、光波波长和进行光谱观测等。由于该装置比较精密，控制部件较多而且操作复杂，所以使用时必须严格按照一定的规则和程序进行调整，方能获得较高精度的测量结果。 分光计的调整思想、方法与技巧，在光学仪器中有一定的代表性，学会对它的调节和使用方法，有助于掌握操作更为复杂的光学仪器。对于初次使用者来说，往往会遇到一些困难。但只要在实验调整观察中，弄清调整要求，注意观察出现的现象，并努力运用已有的理论知识去分析、指导操作，在反复练习之后才开始正式实验，一般也能掌握分光计的使用方法，并顺利地完成实验任务。

【实验目的】：

1．了解分光计的结构，掌握调节和使用分光计的方法；

2．掌握测定棱镜角的方法；

3．用最小偏向角法测定棱镜玻璃的折射率。

【实验仪器】：

分光计（JJY型1’），双面镜，

实验38 光的干涉实验（三）

——双棱镜干涉实验

利用菲涅尔（A.J.Fresnel）双棱镜可以实现光的干涉。菲涅尔双棱镜干涉实验曾在历史上为确立光的波动学说起到过重要作用，它提供了一种用简单仪器测量光的波长的方法。 【重点、难点提示】

光的波动性；双棱镜干涉现象；双棱镜干涉测波长；光路的调整 【目的和要求】

1．观察由双棱镜所产生的干涉现象，并测定单色光波长。

2．加深对光的波动性的了解，学习调节光路的一些基本知识和方法。 【实验仪器】

1．光源；2．光具座；3．狭缝；4．双棱镜；5．凸透镜；6．测微目镜。 【实验原理】

双棱镜形状如图6.38.1所示，其折射角很小，因而折 射棱角接近180?。今设有一平行于折射棱的缝光源S产生 的光束照射到双棱镜上，则光线经过双棱镜折射后，形成 两束犹如从虚光源S1和S2发出的相干光束。它们在空间

传播时有一部分重叠而发生干涉（画有双斜线的区域）， 图6.38.1 双棱镜示意图 结果在屏幕E上显现干涉条纹，如图6.38.2所示。

ES12aSS2O折射面折射棱角x

图6.38.2 双棱镜产生的相干光束示意图

干涉条纹以O点为对称点上下交错地配置。用不同的单色光源作实验时，各亮条纹的距

实验题目 用分光计测量玻璃棱镜折射率

【实验目的】

1、了解分光计的结构并掌握调节和使用方法. 2、掌握测定棱镜角的调整技巧与方法.

【实验仪器】

1、待测三棱镜 2、钠灯

3、分光计(附变压器、平面镜、手持照明放大镜) 4、会聚透镜

【实验原理】

1、 自准直法测量三棱镜的顶角

三棱镜由两个光学面AB和AC及一个毛玻璃面BC构成.三棱镜的顶角是指AB与AC的夹角?.如图所示,自准直法就是使自准直望远镜光轴与AB面垂直,使三棱镜AB面反射回来的小十字像位于准线中央,并由分光计的度盘和游标盘读出这时望远镜光轴

相对于某一个方向OO的角位置?1;再把望远镜转到与三棱镜AC 自准直法测三棱镜顶角

面垂直, 由分光计的度盘和游标盘读出这时望远镜光轴相对于OO的角位置?2.于是,望远镜转过的角度为

''???2??1,三棱镜的顶角??180???.由于制造上的原因,分光计带有一定的偏心差,即分光计的主轴可能

不在分度盘的圆心上,而略微偏离分度盘圆心.因此,望远镜绕过的真实角度与分度盘上反映出的角度有偏差.为了消除这种误差,分光计分度盘上设置了相隔180的两个读数窗口A与B,而望远镜读数则由两个窗口各自读数的平均值来决定.其中

??

大学物理实验

用分光计测棱镜玻璃的折射率 一、实验目的

1、掌握分光计的测量原理及调节方法 2、用自准法测三棱镜的顶角

3、用最小偏向角法测量棱镜玻璃的折射率 重点：分光计的调节方法 难点：分光计的测量原理

平行光管出射的平行光射向三棱镜的两个光学表面，用望远镜分别接收两表面的反射光，就可计算出两束光的夹角Φ。由几何关系可以证明Φ与三棱镜顶角A的关系为Φ = 2A 1.反射法测三棱镜顶角 二、实验原理

2.最小偏向角法测棱镜玻璃的折射率

平行光l1射向顶角为A的三棱镜的侧面AB，经过折射后由另一侧面AC射出，入射光l1与折射光l2的夹角δ称为偏向角。根据图中的几何关系与折射定理可得如下关系 2.最小偏向角法测棱镜玻璃的折射率

由上式可知，只要测出最小偏向角δmin和三棱镜顶角A，就可以计算出棱镜玻璃的折射率n。

三、实验仪器 JJY型分光计 双面镜 三棱镜 汞灯及电源

分光计的基本构造 四、实验内容 1、调节分光计

（1）调节的基本要求

分光计的调节有“三垂直”的几何要求和“三聚焦”的物理要求。 （2）调节的步骤

1）目测粗调“三垂直” 2）调叉丝对目镜聚焦 3）调望远镜对无穷远聚焦

4）调望远镜主光轴与分光计主轴垂直 5）调载物台

第２７卷第１期２００６年２月

哈尔滨工程大学学报ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨａｒｂｉｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ

Ｖｄ．２７№．１Ｆｅｂ．２００６

红外无偏振效应分光棱镜的理论分析与设计

王政平，史金辉，阮顺龄，黄宗军，李庆波

（哈尔滨工程大学理学院，黑龙江哈尔滨１５０００１）

摘要：当光线倾斜入射时，膜层不可避免地会产生偏振效应．在很多的实际应用中，这种偏振效应是有害的．文中

回顾了消偏振设计的研究历程，讨论了各自方法的特点．表明已见报道的消除分光棱镜偏振效应的方法不多，而且大多限于可见光波段．文中提出用于红外波段的无偏振效应分光棱镜的设计方法及其理论分析，针对不同型号玻璃基底分别给出了相应的红外无偏振效应分光棱镜膜系的具体设计，计算了红外消偏振膜系的反射率与反射相移，提

供了其计算机仿真结果，结果表明设计方案合理可行．

关键词：偏振效应；红外消偏振；反射相移；分光镜

中图分类号：０４３２．２文献标识码：Ａ文章编号：１００６—７０４３（２００６）０１—０１５７—０４

Ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｄｅｓｉｇｎｏｆｉｎｆｒａｒｅｄｎｏｎ－ｐｏｌａｒｉｚｉｎｇｂｅａｍｓｐｌｉｔｔｅｒ

ＷＡＮＧ

Ｚｈｅｎｇ—ｐｉｎｇ，ＳＨＩ

Ｊｉｎ—ｈｕｉ，ＲＵＡＮＳ

实验二十 分光计的调整和三棱镜折射率的测定

【实验目的】

1．了解分光计的结构,掌握调节和使用分光计的方法。 2．了解测定棱镜顶角的方法。

3．用最小偏向角法测定棱镜玻璃的折射率。 【实验器材】

分光计、钠灯、三棱镜、双面平面镜。 【实验原理】

分光计是一种常用的光学仪器，实际上就是一种精密的测角仪，在几何光学实验中，主要用来测定棱镜角、光束的偏向角等，而在物理光学实验中，加上分光元件（棱镜、光栅）即可作为分光仪器，用来观察、测量光谱线的波长等。下面以学生型分光计（JJY型）为例，说明它的结构、工作原理和调节方法。

一、分光计的结构

分光计主要由底座、望远镜、平行光管、载物平台和刻度圆盘等几部分组成，

图5-11-1 分光计

1-狭缝装置 2-狭缝装置锁紧螺钉 3-平行光管 4-制动架（一） 5-载物台 6-载物台调节螺钉（3只） 7-载物台锁紧螺钉 8-望远镜 9-目镜锁紧螺钉 10-分划板 11-目镜调节手轮 12-望远镜仰角调节螺钉 13-望远镜水平调节螺钉 14-望远镜微调螺钉 15-转座与刻度盘制动螺钉 16-望远镜制动螺钉 17-制动架（二） 18-底座 19-转座 20-刻度盘 21-游标盘 22-游标盘微调螺钉 23-

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物理实验报告分光计的调整和三棱镜顶角的测定

物理实验报告《分光计的调整和三棱镜顶角的测定》

【实验目的】

1．

了解分光计的结构，学习分光计的调节和使用方法；

2．

利用分光计测定三棱镜的顶角；

【实验仪器】

分光计，双面平面反射镜，玻璃三棱镜。

【实验原理】

如图6所示，设要测三棱镜AB面和AC面所夹的顶角a，只需求出j 即可，则a＝1800－j。

图6

测三棱镜顶角

【实验内容与步骤】

一、分光计的调整

（一）调整要求：

1．望远镜聚焦平行光，且其光轴与分光计中心轴垂直。

2．载物台平面与分光计中心轴垂直。

（二）望远镜调节

1．目镜调焦

目镜调焦的目的是使眼睛通过目镜能很清楚地看到目镜中分划板上的刻线和叉丝，调焦办法：接通仪器电源，把目镜调焦手轮12旋出，然后一边旋进一边从目镜中观察，直到分划板刻线成像清晰，再慢慢地旋出手轮，至目镜中刻线的清晰度将被破坏而未被破坏时为止。旋转目镜装置11，使分划板刻线水平或垂直。

2．望远镜调焦

望远镜调焦的目的是将分划板上十字叉丝调整到焦平面上，也就是望远镜对无穷远聚焦。其方法如下：将双面反射镜紧贴望远镜镜筒，从目镜中观察，找到从双面反射镜反射回来的光斑，前后移动目镜装置11，对望远镜调焦，使绿十字叉丝成像清晰。往复移动目镜