實(shí)驗(yàn)一薄透鏡焦距的測(cè)定實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶W(xué)會(huì)調(diào)節(jié)光學(xué)系統(tǒng)使之共軸。掌握測(cè)量薄會(huì)聚透鏡和發(fā)散透鏡焦距的方法。驗(yàn)證透鏡成像公式，并從感性上了解透鏡成像公式的近似性。實(shí)驗(yàn)儀器CXJ-1型光具座，底座及支架，薄凸透鏡，薄凹透鏡，平面鏡，物屏（可調(diào)狹逢組、有透光箭頭的鐵皮屏或一字針組）像屏（白色，有散射光的作用）重點(diǎn)難點(diǎn)：1、按實(shí)驗(yàn)操作規(guī)程規(guī)范操作。2、動(dòng)手操作能力培養(yǎng)。德育滲透：1、培養(yǎng)學(xué)生愛(ài)護(hù)儀器，保護(hù)國(guó)家財(cái)產(chǎn)的意識(shí)。2、培養(yǎng)學(xué)生互相幫助，團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神教學(xué)方法1、講授法。2、演示法。3、學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)法布置作業(yè)1、數(shù)據(jù)處理。2、誤差分析3、獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。4、預(yù)習(xí)下一個(gè)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)原理圖5—1圖5—1—Ka)的位置可以互移，如圖5—1—1（a）所示。其中a）圖中處于物點(diǎn)的物體Q利用凸透鏡物、像共軛對(duì)稱成像的性質(zhì)測(cè)量凸透鏡焦距的方法，叫共軛法。所謂“物象共軛對(duì)稱'是指物與像經(jīng)凸透鏡乙在像點(diǎn)p的位置可以互移，如圖5—1—1（a）所示。其中a）圖中處于物點(diǎn)的物體Q—1（a）中p的點(diǎn)，那么該物體 0經(jīng)同一凸透鏡乙成像于原來(lái)的物點(diǎn)，即像點(diǎn)p將移到圖5—1—1（a）中的s點(diǎn)。于是，圖5—1圖5—1—1(b)—1（b）中°的物距"'和像距u'分別是圖5—1—1圖5—1—1(b)和物距u，即物距u'=y，像距y'=u和物距u，即物距u'=y，像距y'=u。這就是“物像共軛對(duì)稱'。設(shè)u+y=u'+y'=D（物屏Q和像屏P之間的距離為D）。根據(jù)上面的共扼法，如果物與像的位置不調(diào)換，那么，物放在處，凸透鏡l放在X處，所成一倒立放大實(shí)像與處；將物不動(dòng)，凸透鏡放在X°處，所成倒立縮小的實(shí)像也務(wù)處-_ - 一如圖5—1—2所示。由圖可知，u-u=d或y-u=d。于是可得方程組解方程組得<D=u+y,d=y一u,1 1 1-—+—=—D—d D2—d2u= f= 4D該式是共軛法測(cè)量凸透鏡焦距的公式。由于，是通過(guò)移動(dòng)透鏡兩次成像而求得的，所以，這種方法又稱二次成像法。另外，從方程組中消去U，得1 1 1 D±、：D2—4fD +—=， y2—Dy+Df=0，y= 。D—yyf 2當(dāng)y有實(shí)根必須有(5—1—2)D2-4fD>0;D>4f即物屏與像屏之間的距離大于或最少等于四倍的焦距，物才能通過(guò)凸透鏡二自準(zhǔn)直法測(cè)量凸透鏡焦距如圖5—1—3所示，當(dāng)以狹縫光源作為物放在透鏡l的第一焦平面上時(shí)，由P發(fā)出的光經(jīng)透鏡l后將形成平行光。如果在透鏡后面放一個(gè)與透鏡光軸垂直的平面反射鏡M，則平行光經(jīng)M反射，將沿著原來(lái)的路線反方向進(jìn)行，并成像在狹縫平面上。狹為與透鏡l之間的距離，就是透鏡的第二焦即，。這個(gè)方法是利用調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)裝置本身使之產(chǎn)生平行光以達(dá)到調(diào)焦的目的所以稱自準(zhǔn)直法。用物距與像距法測(cè)量凹透鏡焦距由于對(duì)實(shí)物，凹透鏡成虛像，所以直接測(cè)量凹透鏡的物距、像距，難以兩全。我們只能借助與凸透鏡成一個(gè)倒立的實(shí)像作為凹透鏡的虛物虛物的位置可以測(cè)出。凹透鏡能對(duì)虛物成實(shí)像，實(shí)像的位置可以測(cè)出。于是，就可以用高斯公式求出凹透鏡的焦距/，如圖5—1—4所示。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容共軛法測(cè)量凸透鏡焦距粗調(diào)，將光具座上的光具靠攏，調(diào)節(jié)高低左右；光心中心大致在同一高度和一直線上。細(xì)節(jié)，用共軛原理進(jìn)行調(diào)整，使物屏與像屏之間的距離24f，將凸透鏡從物屏向像屏緩慢移動(dòng)，若所成的大像與小像的中心重合，則等高共軸已調(diào)節(jié)好，若大像中心在小像中心的下方，說(shuō)明凸透鏡位置偏低，應(yīng)將位置調(diào)高；反之，則將透鏡調(diào)低；左右亦然。詳見(jiàn)光學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)。讀出物屏所在位置‘°，像屏所在位置〃，填入自擬的表格中，求出D=|p—s|。移動(dòng)凸透鏡，使像屏上呈現(xiàn)清晰的放大的倒立實(shí)像，記下此時(shí)的位置X，繼續(xù)移動(dòng)凸透鏡，使像屏上呈現(xiàn)清晰的縮小的倒立實(shí)像記下此時(shí)的位缺，求1出d=X—x|。 2重復(fù)上述步驟五次，共得四組數(shù)據(jù)，用5—1—1)式計(jì)算出每組峰，值，求出廣的平均值。自準(zhǔn)直法測(cè)量凸透鏡焦距按圖5—1—3所示，在光具座上放置狹縫光源、平面鏡肱，并使它們之間的距離比所測(cè)凸透鏡的焦距大在物屏p和平面鏡肱之間放上被測(cè)量的凸透鏡L。適當(dāng)調(diào)節(jié)光路，使物必發(fā)出的光通過(guò)透鏡L后，由平面鏡M再反射回去，并再次通過(guò)透鏡射向物屏。在光具座上，前后移動(dòng)凸透鏡，使物屏上產(chǎn)生倒立、等大、清晰的實(shí)像，當(dāng)共軸很好時(shí)，物與像完全重合，用紙片遮住平面鏡，清晰的像應(yīng)該消失。記下凸透鏡在導(dǎo)軌上的位置。重復(fù)步驟(3)五次，記錄物p及透鏡l所在的位置，計(jì)算的平均值。用物距與像距法測(cè)量凹透鏡焦距按圖5—1-4固定物屏的位置市處，并在其后的導(dǎo)軌上放置一凸透鏡L，使像屏上成一倒立縮小的實(shí)像。記下像屏位置p。(s通過(guò)凸透鏡也可成一個(gè)倒立放大的實(shí)像，但所成的縮小實(shí)像亮度、清晰度高，易準(zhǔn)確定位；另外，由于光具座尺寸的限制，所以，實(shí)驗(yàn)中只能成縮小的實(shí)像。移動(dòng)像屏的位置，重復(fù)10步驟五次，將測(cè)晝次所得的月位置填入(3)在凸透鏡l與像屏p之間放上凹透鏡l，L的位置應(yīng)靠近〃一些，此時(shí)p上倒立縮小的實(shí)像可能模糊不清，可將像屏向后移動(dòng)，直至在P2處又出現(xiàn)清利用高斯公式計(jì)算出凹￡鏡，填距。:高斯公式具體用到這里、f均為負(fù)值，若I"大，V也大；v=f，V=8)思考題.為什么要調(diào)節(jié)光學(xué)系統(tǒng)共軸？調(diào)節(jié)共軸有那些要求？怎樣調(diào)節(jié)？.為什么實(shí)驗(yàn)中常用白屏作為成像的光屏？可否用黑屏、透明平玻璃、毛玻璃，為什么？為什么實(shí)物經(jīng)會(huì)聚透鏡兩次成像時(shí)，必須使物體與像屏之間的距離大于透鏡焦距的4倍？實(shí)驗(yàn)中如魁選擇不當(dāng)，對(duì)f，的測(cè)量有何影響？4.在薄透鏡成像的高斯公式中叭伙f在具體應(yīng)用時(shí)其正、負(fù)號(hào)如何規(guī)定？補(bǔ)充材料1.有關(guān)“薄透鏡”的部分術(shù)語(yǔ)薄透鏡：若透鏡的厚度與其球面的曲率半徑相比，小得可以忽略不計(jì)，則稱為薄透鏡。主光軸：連接透鏡兩球面曲率中心的直線，稱為透鏡的主光軸。光心：透鏡主截面上的中心點(diǎn)，通過(guò)該點(diǎn)的光線，不改變?cè)瓉?lái)的方向，稱這點(diǎn)為光心。副光軸：通過(guò)光心的任一直線稱為薄透鏡的副光軸。主截面：能過(guò)光心而垂直于主光軸的平面稱為透鏡的主截面。物空間：規(guī)定入射光束在其中進(jìn)行的空間稱為物空間。像空間：折射光束在其中進(jìn)行的空間稱為像空間。像焦點(diǎn)f(第二焦點(diǎn))平行于光軸的光束，經(jīng)透透折射后，會(huì)聚于主光軸上的一點(diǎn)稱像點(diǎn)。像焦距f'(第二焦距)從透鏡的光心到像焦點(diǎn)"勺距離稱為薄透鏡的焦距f-。物焦點(diǎn)(第一焦點(diǎn))主光軸上發(fā)光點(diǎn)發(fā)出的光經(jīng)薄透鏡折射后成為一束平行光，此點(diǎn)稱物焦點(diǎn)F。物焦距f(第一焦點(diǎn))：從透鏡光心。到F的距離稱為薄透鏡的物距。(12)副焦點(diǎn)：平行于任一副光軸的平行光，通過(guò)透鏡后會(huì)聚于這副光軸上的一點(diǎn)，這一點(diǎn)稱為副焦點(diǎn)。焦平面：焦平面就是由許許多多副焦點(diǎn)的集合構(gòu)成的平面或定義為：過(guò)焦點(diǎn)而垂直于主光軸的平面，也稱焦平面。實(shí)像：自物點(diǎn)發(fā)出的光線經(jīng)透鏡折射后，實(shí)際匯聚于一點(diǎn)的像。虛像：自物點(diǎn)發(fā)出的光線經(jīng)透鏡折射后，光線發(fā)散，而其光線的反向延長(zhǎng)線匯聚一點(diǎn)的像。實(shí)物：發(fā)散的入射光束的頂點(diǎn)，稱實(shí)物。你認(rèn)為三種測(cè)量凸透鏡焦距的方法，哪種最好為什么？答：共軛法最好，因?yàn)檫@個(gè)方法把焦距的測(cè)量歸結(jié)為對(duì)可以精確測(cè)定的撬口e的測(cè)量，避免了在測(cè)量U和v時(shí)，由于估計(jì)透鏡光心位置不準(zhǔn)確所帶來(lái)的誤差。由f="推導(dǎo)出共軛法測(cè)f的標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)合成不確定度傳遞公式根據(jù)實(shí)際結(jié)果，試說(shuō)明u(L)、u(e)、u(e)哪個(gè)量對(duì)最后結(jié)果影響最大為什么?由此你可B B A否得到一些對(duì)實(shí)驗(yàn)具有指導(dǎo)性意義的結(jié)論答：uA(L)對(duì)最后結(jié)果影響最大，因?yàn)長(zhǎng)為單次測(cè)量量。對(duì)O1、O2的測(cè)量時(shí)，要采用左右逼近法讀數(shù)。測(cè)量凹透鏡焦距三和實(shí)驗(yàn)室給出的f。，比較后計(jì)算出的E值(相對(duì)誤差)一般比較大，試分施大的原因？答：E較大的原因可能是因?yàn)榉湃氚纪哥R后所成像的清晰度很難確定，即像的聚焦情況不好，從而導(dǎo)致很難測(cè)出清晰成像的位置。在測(cè)量凸透鏡的焦距時(shí)，可以利用測(cè)得的多組、v值，然后以u(píng)+v作縱軸，以u(píng)?v作橫軸，畫(huà)出實(shí)驗(yàn)曲線。根據(jù)式3-15-1）事先推斷一下實(shí)驗(yàn)曲線將屬于什么類型，怎樣根據(jù)這條曲線求出透鏡的焦距？廠 uU答：曲線是直線，可根據(jù)直線的斜率求既，f=1/k，因?yàn)?/f=1/u+1/v，即f=T，故可有f=1/k。測(cè)量凸透鏡的焦距時(shí)，可以測(cè)得多組u、v值，以v/u（即像的放大率作縱軸，以v作橫軸，畫(huà)出實(shí)驗(yàn)曲線。試問(wèn)這條實(shí)驗(yàn)曲線具有什么形狀怎樣由這條曲線求出透鏡的焦距三？答：曲線是直線，在橫軸上的截距就f。實(shí)驗(yàn)二分光計(jì)測(cè)透明介質(zhì)的折射率實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私夥止鈨x的結(jié)構(gòu)；掌握分光儀的調(diào)節(jié)和使用方法。掌握測(cè)定棱鏡頂角的方法。學(xué)會(huì)用最小偏向角測(cè)定棱鏡的折射率。實(shí)驗(yàn)儀器FGY—01型（或〃Y型）分光儀，三棱鏡（等邊）汞燈。重點(diǎn)難點(diǎn)1、 按實(shí)驗(yàn)操作規(guī)程規(guī)范操作。2、 動(dòng)手操作能力培養(yǎng)。3、 用最小偏向角法測(cè)定棱鏡玻璃的折射率德育滲透1、 培養(yǎng)學(xué)生愛(ài)護(hù)儀器，保護(hù)國(guó)家財(cái)產(chǎn)的意識(shí)。2、 培養(yǎng)學(xué)生互相幫助，團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神教學(xué)方法1、講授法。2、演示法。3、學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)法布置作業(yè)1、數(shù)據(jù)處理。2、誤差分析3、獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。4、預(yù)習(xí)下一個(gè)實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)原理測(cè)量三棱鏡的頂角三棱鏡由兩個(gè)光學(xué)面18和AC及一個(gè)毛玻璃面BC構(gòu)成。三棱鏡的頂角是指18與AC的夾角a,如圖5—3—1所示。自準(zhǔn)值法就是用自準(zhǔn)值望遠(yuǎn)鏡光軸與8面垂直，使三棱鏡A8面反射回來(lái)的小十字像位于準(zhǔn)線m〃中央，由分光儀的度盤(pán)和游標(biāo)盤(pán)讀出這時(shí)望遠(yuǎn)鏡光軸相對(duì)于某一個(gè)方位oo'的角位置9］；再把望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)到與三棱鏡"C面垂直，由分光儀度盤(pán)和游標(biāo)盤(pán)讀出這時(shí)望遠(yuǎn)鏡光軸相對(duì)于三棱鏡 0過(guò)的角度為甲=92~91三棱鏡 0過(guò)的角度為甲=92~91，三棱鏡頂角為圖5—3—1準(zhǔn)直法測(cè)三棱鏡頂角a=180?！杏捎诜止鈨x在制造上的原因，主軸可能不在分度盤(pán)的圓心上，可能略偏離分度盤(pán)圓心。因此望遠(yuǎn)鏡繞過(guò)的真實(shí)角度與分度盤(pán)上反映出來(lái)的角度有偏差，這種誤差叫偏心差，是一種系統(tǒng)誤差。為了消除這種系統(tǒng)誤差，分光儀分度盤(pán)上設(shè)置了相隔80。的兩個(gè)讀數(shù)窗口（A、8窗口），而望遠(yuǎn)鏡的方位9由兩個(gè)讀數(shù)窗口讀數(shù)的平均值來(lái)決定，而不是由一個(gè)窗口來(lái)讀出，即(5-3-1)9=(9f+9?)9=(9a+98)(5-3-1)1 '21，2 222于是，望遠(yuǎn)鏡光軸轉(zhuǎn)過(guò)的角度為應(yīng)該是9A—91+98—98甲=92—91—,=180。一+=180。一+08—98(5-3-2)(5-(5-3-3)(5-3-4)這最小白5稱為最小用最小偏向角法測(cè)定棱鏡玻璃的折射率如圖5—3—2所示，在三棱鏡中，入射光線與出射光線之間的夾角的稱為棱鏡的偏向角，這個(gè)偏向角5與光線的入射角有關(guān)a=i+i5=G—i)+G-i)=G+i)-a1 2 4 3 1 4由于i4是〈的函數(shù)，因此5實(shí)際上只隨＜變化，當(dāng)＜為某一個(gè)值時(shí)，5達(dá)到最小偏向角。為了求5的極小值，令導(dǎo)數(shù)徵=0，由（5—3—4）式得di1

didi1由折射定率得(5—3didi1由折射定率得(5—3—5)sini=nsini,cosidi=ncosidi

1 1 2 2于是，有sini=nsinicosidi=ncosidi4 4 3 3圖5—3—2di=-diTOC\o"1-5"\h\z3 2di=dididi=ncosi乂(])xcosi=cosicosididididi cosi ncosi cosicosi1 3 2 1 4 2 4 2cosi《1一n2sin2i Jsec2i一n2tg2icosi頊1一n2sin2i Jsec2i一n2tg2i_\-'1+(1—n2)tg2i=一? 2V1+(1—n2)tg21、 3此式與(5—3—3)比較可知fgi=tgi，在棱鏡折射的情況下，，＜—,i〈飛，所以2 3 2 2 3 2i2=i3='I、i2='"E(5—3—3='I、i2='"E(5—3—3)、(5—3—4)式，有a=a=2i，8.=2i-a，i1=2(8+a)。.ssin—".ssin—"2J(5—3—6)sinin= 1sini2由此可見(jiàn)，當(dāng)棱鏡偏向角最小時(shí)，在棱鏡內(nèi)部的光線與棱鏡底面平行，入射光線與出射光線相對(duì)于棱鏡成對(duì)稱分布。由于偏向角僅是入射角1的函數(shù)，因此可以通過(guò)不斷連續(xù)改變?nèi)肷浣牵瑫r(shí)觀察出射光線的方位變化。在i的上述變化過(guò)程中，出射光線也隨之向某一方向變化。'當(dāng)變到某個(gè)值時(shí)，出射光線方位變化會(huì)發(fā)生停11滯，并隨即反向移動(dòng)。在出射光線即將反向移動(dòng)的時(shí)刻就是最小偏向角所對(duì)應(yīng)的方位，只要固定這時(shí)的入射角，測(cè)出所固定的入射光線角坐標(biāo)］，再測(cè)出出射光線的角坐標(biāo)2，則有8min=P1—?dú)釯 (5—3—7)

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容按《光學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí),》對(duì)分光儀進(jìn)行調(diào)整調(diào)節(jié)目鏡，看清分劃板上準(zhǔn)線及小棱鏡上十字。在載物平臺(tái)上放上三棱鏡并調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡及平俄在望遠(yuǎn)鏡中看到三棱鏡兩個(gè)光學(xué)面反射的小十字像。調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡物鏡，使十字像清晰。調(diào)整望遠(yuǎn)鏡與分光儀主軸垂直。用自準(zhǔn)值法測(cè)量三棱鏡頂角鎖緊分度盤(pán)制動(dòng)螺釗0,轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡(這時(shí)望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)動(dòng)鎖緊螺釘松開(kāi))，使望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)三棱鏡的反射面人8，鎖緊望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)動(dòng)螺鈕。利用望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)動(dòng)微調(diào)2,使由AB面反射回來(lái)的小十字像位于分劃板mn準(zhǔn)線的中央，記下分度盤(pán)兩個(gè)窗口的讀數(shù)卿與0B。松開(kāi)鎖緊螺釘9,把望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)到與/AC面垂直，再鎖緊螺釘9。利用微調(diào)12使由AC面反射回來(lái)的小十字像位于分劃板上叫準(zhǔn)線中央，記下分度盤(pán)上兩個(gè)窗口的讀數(shù)a、02。按上述兩步重復(fù)測(cè)量四次，將數(shù)據(jù)填入自擬表中，由i《3—1)式求出0，計(jì)算出平的平均值及標(biāo)準(zhǔn)誤差。用反射法測(cè)量三棱鏡頂角在圖5—3—3中，用光源照亮平行光管，它射出的平行光束照射在棱鏡的頂角尖姓，而被棱鏡的兩個(gè)圖5—3—3用反射法測(cè)三棱鏡頂角光學(xué)面AB和AC所反射，分成夾角為平的兩束平行反射光束R1、R2。由反射定律可知，Z1=3=/3=匕4，所以Z1+Z2=Z3+Z4。因?yàn)閆1+Z3=a，所以Z2+Z4=a。于是只要用分光儀測(cè)出從平行光管的狹縫射出的光線經(jīng)B、AC兩個(gè)面反射后的二束平行光1與R2之間的夾角P，就可得頂角^=：，則0A-0A+0B-0B(5(5—3—8)按實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1的步驟調(diào)好分光儀。參照?qǐng)D5—3—2轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡，尋燃2面反射的狹縫像，使狹縫像與豎直準(zhǔn)線重合，記下分光儀

A、B窗口的讀那：、OB，繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡，尋找1。面反射的狹縫像，也使狹縫像與豎直準(zhǔn)線重合，再記下分光儀A、B窗口的讀新*、OB。（3）重復(fù)上述測(cè)量四次，將數(shù)據(jù)填入自擬表中，曲《3—7）式求出中的平均值及標(biāo)準(zhǔn)誤差。用最小偏向角法測(cè)定棱鏡玻璃的折射率（1） 用汞燈作光源照亮狹縫，由平行光管射出光線進(jìn)入望遠(yuǎn)鏡，尋找狹縫像，使狹縫像與分化板上的中央豎直準(zhǔn)線重合，記下這時(shí)望遠(yuǎn)鏡筒所在的角坐O標(biāo)、O1B。（2） 將三棱鏡放置在載物臺(tái)平臺(tái)上使平行光管射出光線進(jìn)入三棱鏡的C面，轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)在三棱鏡的AB面觀察望遠(yuǎn)鏡中的可見(jiàn)光譜，跟蹤綠譜線的移動(dòng)方向。尋找最小偏向角的最佳位置，當(dāng)輕微調(diào)節(jié)載物平臺(tái)，而綠譜線恰好要反向移動(dòng)時(shí)，固定載物平臺(tái)。再轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡，使狹縫的像（綠譜線）與中央豎直準(zhǔn)線重合，記下這時(shí)出射光線角坐標(biāo)O*、OB。min的平均值，把8min與a代入(5—3—6)B'（3）按上述步驟重復(fù)三次，由min的平均值，把8min與a代入(5—3—6)B'式，求出棱鏡玻璃的折射率值。并計(jì)算版的相對(duì)誤差。思考題分光儀主要由哪幾部分組成？各部分作用是什么？A分光儀的調(diào)整主要內(nèi)容是什么？每一要求是如何實(shí)現(xiàn)的？A分光儀底座為什么沒(méi)有水平調(diào)節(jié)裝置？在調(diào)整分光儀時(shí)若旋轉(zhuǎn)載物平臺(tái)三棱鏡的*8、AC、BC三面反射回來(lái)的綠色小十字像均對(duì)準(zhǔn)分化板水平叉絲等高的位置，這時(shí)還有必要再采用二分之一逐次逼近 圖5—3—4法來(lái)調(diào)節(jié)嗎？為什么？5.望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)三棱鏡AB面時(shí)，A窗口讀數(shù)是293度21分30秒，寫(xiě)出這時(shí)B窗口的可能讀數(shù)和望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)面*。時(shí)，A、B窗口的可能讀數(shù)值。6.如圖5—3—4所示，分光儀中刻度盤(pán)中心與游標(biāo)盤(pán)中心。,不重合，則游標(biāo)盤(pán)轉(zhuǎn)通角時(shí),刻度盤(pán)讀出的角度Pi ，但曜2虹+甲2），試證明。7.什么是最小偏向角？在實(shí)驗(yàn)中，如何來(lái)調(diào)整測(cè)量最小偏向角的位置？若位置稍有偏離帶來(lái)的誤差對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果影響如何？為什么？實(shí)驗(yàn)三 雙棱鏡干涉測(cè)波長(zhǎng)教學(xué)目的掌握一種利用分割波前實(shí)現(xiàn)雙光束干涉的方法用菲涅耳雙棱鏡絕對(duì)測(cè)量光波波長(zhǎng)光場(chǎng)空間相干性的初步觀察儀器用具納光燈,雙棱鏡凸透鏡測(cè)微目鏡單狹縫光具座等重點(diǎn)難點(diǎn)1、 按實(shí)驗(yàn)操作規(guī)程規(guī)范操作。2、 動(dòng)手操作能力培養(yǎng)。3、 掌握使干涉條紋清晰的主要調(diào)節(jié)步驟德育滲透1、 培養(yǎng)學(xué)生愛(ài)護(hù)儀器，保護(hù)國(guó)家財(cái)產(chǎn)的意識(shí)。2、 培養(yǎng)學(xué)生互相幫助，團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神教學(xué)方法1、講授法。2、演示法。3、學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)法布置作業(yè)1、數(shù)據(jù)處理。2、誤差分析3、獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。4、預(yù)習(xí)下一個(gè)實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容波動(dòng)光學(xué)研究光的波動(dòng)性質(zhì)、規(guī)律及其應(yīng)用，主要內(nèi)容包括光的干涉、衍射和偏振8年菲涅耳的雙棱鏡干涉實(shí)驗(yàn)不僅對(duì)波動(dòng)光學(xué)的發(fā)展起到了重要作用，同時(shí)也提供了一種非常簡(jiǎn)單的測(cè)量單色光波長(zhǎng)的方法。通過(guò)本實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)利用光的干涉現(xiàn)象測(cè)量光波波長(zhǎng)的方法，了解雙縫的干涉條件及在實(shí)驗(yàn)中如何實(shí)現(xiàn)，掌握實(shí)驗(yàn)光路的調(diào)節(jié)和測(cè)微目鏡的使用。雙棱鏡干涉及測(cè)光波長(zhǎng)方法菲涅耳雙棱鏡是由兩塊底邊相接折射棱角a小于1°的直角棱鏡組成的。從單縫發(fā)出的光經(jīng)雙棱鏡折射后，形成兩束猶如從虛光源發(fā)出的頻率相同、振動(dòng)方向相同、并且在相遇點(diǎn)有恒定相位差的相干光束，它們?cè)诳臻g傳播時(shí)，有一部分彼此重疊而形成干涉場(chǎng)。 D *3-15-2條紋間連與光程差及其它幾何量之關(guān)系在圖3-15-2中，設(shè)由雙棱鏡B所產(chǎn)生的兩相干虛光源1、S2間距為d，觀察屏P到S1S2平面的距離為D。若P上的P0點(diǎn)到S1和S2的距離相等，則S1和S2發(fā)出的光波到P0的光程也相等，因而在P0點(diǎn)相互加強(qiáng)而

形成中央明條紋零級(jí)干涉條紋。設(shè)S1和S2到屏上任一點(diǎn)PK的光程差為D，PK與P0的距離為XK，則當(dāng)d<<D和XK<<D時(shí)，可得到A也』° (3-15-1)當(dāng)光程差D為波長(zhǎng)的整數(shù)倍，艮供=±KX（K=0、1、2、???）時(shí)，得到明條紋。此時(shí)，由3-15-1）式可知XxXx=+^D(3-15-2)這樣，由（3-15-2）式相鄰兩明條紋的間距為于是D(3-15-3)對(duì)暗條紋也可得到同樣的結(jié)果。3-15-3)式即為本實(shí)驗(yàn)測(cè)量光波波長(zhǎng)的公式。實(shí)驗(yàn)裝置與光路滿足的條件實(shí)驗(yàn)裝置如圖3-15-4所示，除光源外各器件均需安置在光具座上)為鈉光燈；S為寬度及取向可調(diào)單縫；透鏡L1將光源Q發(fā)出的光會(huì)聚于單縫上，以提高照明單縫上的光強(qiáng)度8為雙棱鏡；L2為輔助成像透鏡，用來(lái)測(cè)量?jī)商摴庠碨1、S2之間的距離d；P為觀察屏，用作調(diào)節(jié)光路;M為測(cè)微目鏡。根據(jù)光的干涉理論和條件，為獲得對(duì)比度好、清晰的干涉條紋，調(diào)節(jié)好的光路必須滿足以下條件：光路中各元件同軸等高。單縫與雙棱鏡棱脊嚴(yán)格平行，通過(guò)單縫的光對(duì)稱地射在雙棱鏡的棱脊上。單縫寬窄合適，否則干涉條紋對(duì)比度很差。光路調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)中單縫S寬度的調(diào)節(jié)是單邊移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的故單縫應(yīng)置于三維可調(diào)滑塊上雙棱鏡B置二維可調(diào)滑塊上；輔助成像透鏡L2置三維可調(diào)滑塊上。目測(cè)各器件共軸等高。調(diào)節(jié)光源Q、透鏡L1及單縫S使光對(duì)稱射在雙棱鐮的棱脊上。單縫S與雙棱鏡B距離合適(一方面兩者距離越大，干涉條紋越蜜;另一方面經(jīng)雙棱鏡折射后的光線匯聚在單縫上。)，將測(cè)微目鏡置于雙棱鏡后附近處，在改變單縫寬度、取向的同時(shí)觀察干涉情況，以獲得對(duì)比度好、清晰的干涉條紋。移動(dòng)測(cè)微目鏡使其與單縫的距離略大于輔助成像誘鏡四倍焦距。注意在移動(dòng)測(cè)微目鏡的同時(shí)觀察干涉條紋，若干涉條紋朝一邊移動(dòng)則通過(guò)調(diào)節(jié)放置單縫的三維可調(diào)滑塊，使干涉條紋處于目鏡中央。在雙棱鏡與目鏡之間加入輔助成像透鏡，移動(dòng)其位置使通過(guò)目鏡能觀察到虛光源兩次成像。固定各器件之間距離不變，測(cè)量有關(guān)量。3-15-3洌微目藐結(jié)構(gòu)外形簡(jiǎn)圖測(cè)微目鏡測(cè)微目鏡是用來(lái)測(cè)量微小間距的儀器，由目鏡、可動(dòng)分劃板、固定分劃板、讀數(shù)鼓輪與連接裝置組成。其結(jié)構(gòu)外形簡(jiǎn)圖如圖3-15-3所示。使用時(shí)，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)讀數(shù)鼓輪帶動(dòng)絲桿可以推動(dòng)可動(dòng)分劃板左右移動(dòng)，該分劃板上刻有十字交叉線，其移動(dòng)方向垂直于目鏡光軸，移動(dòng)距離可通過(guò)帶有刻度的不動(dòng)鼓輪及可動(dòng)讀數(shù)鼓輪讀出。測(cè)微目鏡的讀數(shù)方法與螺旋測(cè)微計(jì)相似，豎線或交叉點(diǎn)位置的毫米數(shù)由不動(dòng)鼓輪的刻度讀出，毫米以下的讀數(shù)由可動(dòng)鼓輪上確定。本儀器測(cè)長(zhǎng)范圍0?10mm,測(cè)量精度為0.01mm可以估讀到0.001mnt使用時(shí)應(yīng)先調(diào)節(jié)接目鏡，叉絲清晰后(此時(shí)待測(cè)物須成像在分劃板平面上)轉(zhuǎn)動(dòng)鼓輪，推動(dòng)分劃板使叉絲的交點(diǎn)或豎線與待測(cè)物的像邊緣重合，便可得到一個(gè)讀數(shù)。轉(zhuǎn)動(dòng)鼓輪使叉絲的交點(diǎn)或豎線移動(dòng)到待測(cè)物像的另一邊緣上，又得到一個(gè)讀數(shù)，兩讀數(shù)之差即為待測(cè)物像的大小。注意事項(xiàng)測(cè)微目鏡中十字叉絲移動(dòng)的方向應(yīng)與被測(cè)物線度方向平行，即豎線與之垂直。為消除鼓輪的絲桿螺紋與螺母之間存在間隙以及鼓輪空轉(zhuǎn)所引起的系統(tǒng)誤差量應(yīng)緩慢朝一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)鼓輪，中途不可逆轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)動(dòng)鼓輪觀測(cè)十字叉絲的位置時(shí)，不要移出其觀測(cè)范圍(0mm)。不要用手觸摸任何鏡頭。分析思考由實(shí)驗(yàn)調(diào)節(jié)過(guò)程說(shuō)明，得到清晰的、對(duì)比度好的干涉條紋的關(guān)鍵是什么？結(jié)合實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，討論分析單縫寬度對(duì)干涉現(xiàn)象的影響改變單縫與雙棱鏡的間距時(shí)干涉條紋的變化規(guī)律以及移動(dòng)測(cè)微目鏡時(shí)干涉條紋的變化情況。雙棱鏡干涉條紋的空間分布有何特點(diǎn)？在實(shí)驗(yàn)中測(cè)量的相鄰亮紋間f與什么有關(guān)？在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意什么？

實(shí)驗(yàn)邁克爾遜干涉儀的調(diào)節(jié)和使用實(shí)驗(yàn)邁克爾遜干涉儀的調(diào)節(jié)和使用實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私膺~克爾遜干涉儀的干涉原理和邁克爾遜干涉儀的結(jié)構(gòu)，學(xué)習(xí)其調(diào)節(jié)方法。調(diào)節(jié)觀察干涉條紋，測(cè)量激光的波長(zhǎng)。測(cè)量鈉雙線的波長(zhǎng)差。練習(xí)用逐差法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)儀器邁克爾遜干涉儀，鈉燈，針孔屏，毛玻璃屏，多束光纖激光源NL55700）。重點(diǎn)難點(diǎn)1、 按實(shí)驗(yàn)操作規(guī)程規(guī)范操作。2、 動(dòng)手操作能力培養(yǎng)。3、 重點(diǎn)掌握調(diào)節(jié)鈉光的干涉條紋時(shí)，如已確定使指針的雙影重合，但條紋沒(méi)出現(xiàn)，分析可能產(chǎn)生的原因德育滲透1、 培養(yǎng)學(xué)生愛(ài)護(hù)儀器，保護(hù)國(guó)家財(cái)產(chǎn)的意識(shí)。2、 培養(yǎng)學(xué)生互相幫助，團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神教學(xué)方法1、講授法。2、演示法。3、學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)法布置作業(yè)1、數(shù)據(jù)處理。2、誤差分析3、獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。4、預(yù)習(xí)下一個(gè)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)原理

邁克爾遜干涉儀圖1是邁克爾遜干涉儀實(shí)物圖圖2是邁克爾遜干涉儀的光路示意圖圖中M和M是在相互垂直的兩臂上放置的兩個(gè)平面反射鏡，其中嘰是固定的；M?由精密絲桿控制，可沿臂軸前、后移動(dòng)，移動(dòng)的距離由刻度轉(zhuǎn)激由粗讀和細(xì)讀2組刻度盤(pán)組合而成讀出。在兩臂軸線相交處，有一與兩軸成5°角的平行平面玻璃板G，它的第二個(gè)平面上鍍有半透半反射)的銀膜，以便將入射光分成振幅接近相等的反射光⑴和透射光⑵，故G又稱為分光板。G也是平行平面玻璃板，與｝平行放置，厚度和折射率均竺相同。由于它補(bǔ)償了光線⑴和⑵因穿趣次數(shù)不同而產(chǎn)生的光程差，故稱為補(bǔ)償板。從擴(kuò)展光源S射來(lái)的光在6處分成兩部分，反射光⑴經(jīng)G反射后向著M前進(jìn)，透射光⑵透過(guò)G向著M前進(jìn)，這兩束光分別在M、M上反射后逆著各自的入射方向返回，最后都達(dá)到處。因?yàn)檫@兩束光是相干光，因而作處的觀察者就能夠看到干涉條紋。圖2圖2晅克笊蓬F涉彼炳示意圖由M|反射回來(lái)的光波在分光板G|的第二面上反射時(shí)，如同平面鏡反射一樣，枷在M附近形成M的虛像Mz，因而光在邁克爾遜干涉儀中自4和M的反射相當(dāng)于自M2和M「的反射。由此可見(jiàn)，在邁克爾遜干涉儀中所產(chǎn)生的干涉與空氣薄膜所產(chǎn)生的干涉是等效的。當(dāng)M2^M「平行時(shí)此時(shí)M|和M?嚴(yán)格互相垂直，將觀察到環(huán)形的等傾干涉條紋。一般情況下，］TOC\o"1-5"\h\z和M?形成一空氣劈尖，因此將觀察到近似平行的干涉條紋厚干涉條紋。 1單色光波長(zhǎng)的測(cè)定用波長(zhǎng)為\的單色光照明時(shí)，邁克爾遜干涉儀所產(chǎn)生的環(huán)形等傾干涉圓條紋的位置取決于相干光束間的光程差，而由M^HM|反射的兩列相干光波的光程差為△=2dcosi (1)其中i為反射光⑴在平面鏡近上的入射角。對(duì)于第k條紋，則有2dcosi=kA (2)當(dāng)M和M'的間距d逐漸增大時(shí)，對(duì)任一級(jí)干涉條紋，例如k級(jí)，必定是以減少cosi的值來(lái)滿足式2)的，故該干涉條紋間距向^變大(cosL值變小)的方向移動(dòng)，即向外擴(kuò)展。這時(shí)，觀察者將看到條紋好像從中心向外“涌出”，且每當(dāng)間距增加A/2時(shí)，就有一個(gè)條紋涌出。反之，當(dāng)間距由大逐漸變小時(shí)，最靠近中心的條紋將一個(gè)一個(gè)地“陷入”中心，且每陷入一個(gè)條紋，間距的改變亦為。因此，當(dāng)M2鏡移動(dòng)時(shí)，若有N個(gè)條紋陷入中心，則表明M相對(duì)于M移近了2△d=N*/2) (3)反之，若有N個(gè)條紋從中心涌出來(lái)時(shí)，則表瞰相對(duì)于M移遠(yuǎn)了同樣的距離。如果精確地測(cè)的移動(dòng)的距離\d，則可由式3)計(jì)算出入射光波的波長(zhǎng)。測(cè)量鈉光的雙線波長(zhǎng)整入鈉光2條強(qiáng)譜線的波長(zhǎng)分別為=589.0nm和A=589.6nm移動(dòng)M，當(dāng)光程差滿足兩列光波⑴和⑵的光程差恰蘇|的整數(shù)倍，而同時(shí)又為2的半整數(shù)倍，即 21 2*入|=氣+0.5入2這時(shí)A光波生成亮環(huán)的地方，恰好是光波生成暗環(huán)的地方。如果兩列光波的強(qiáng)度相等，則在此處干涉條紋的視見(jiàn)度應(yīng)為零即條紋消為。那么干涉場(chǎng)中相鄰的2次視見(jiàn)度為零時(shí)，光程差的變化應(yīng)為△L=kA=(k+1)A (k為一較大整數(shù)TOC\o"1-5"\h\z由此得 1 2A1-A2=X2/K=X1X2/AL|于是 1 2△A=A-A2=*42/AL|=*2/AL式中A為A、入的平均波長(zhǎng)。1 2對(duì)于視場(chǎng)中心、來(lái)說(shuō)設(shè)M2鏡在相繼2次視見(jiàn)度為零時(shí)移動(dòng)距離為d，則光程差的變他L應(yīng)等于2Nd，所以 2△A=入2/AD ⑷對(duì)鈉光入平均值=589.3nm如果測(cè)出在相繼2次視見(jiàn)度最小時(shí)，M鏡移動(dòng)的距離\d就可以由式(4)求得鈉光。雙線的波長(zhǎng)差。 2點(diǎn)光源的非定域干涉現(xiàn)象激光器發(fā)出的光，經(jīng)凸透鎖后會(huì)聚S點(diǎn)。S點(diǎn)可看做一點(diǎn)光源，經(jīng)｝(G未畫(huà))、M、M'的反射，也等效于沿軸向分布旅個(gè)虛光源S'、S'所產(chǎn)生的干涉。因S'、S尸發(fā)出的球面波在相遇空間處處相干，所以觀察腿放在不同位置上，則可看到不同形狀的干涉條紋，故稱為非定域干涉當(dāng)E垂直于軸線時(shí)(見(jiàn)圖3)，調(diào)整M"HM2的方位也可觀察到等傾、等厚干涉條紋，其干涉條紋的形成和特點(diǎn)與用鈉光照明情況相同，此處不再贅述。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1.觀察擴(kuò)展光源的等傾干涉條紋并測(cè)波長(zhǎng)點(diǎn)燃鈉光燈，使之與分光椀等高并且位于沿分光板和M鏡的中心線上，轉(zhuǎn)動(dòng)粗調(diào)手輪，徹鏡距分光板G的中心與M鏡距分光板G的中心大致相等拖板上的標(biāo)志線在主尺2cm位置。 '在光源與分光板3之間插入針孔板，用眼睛透過(guò)&直視M鏡，可看到2組針孔像。細(xì)心調(diào)節(jié)M鏡后面的3個(gè)調(diào)節(jié)螺釘，，使2組針孔像重合，如果難以重合，可略微調(diào)節(jié)一下鏡后的3個(gè)螺釘。當(dāng)2組針孔像完全重合時(shí)，就可去掉針孔板，換上毛玻璃，將看到有明暗相間的干涉圓環(huán)，若干涉環(huán)模糊，可輕輕轉(zhuǎn)動(dòng)粗調(diào)手輪，使M鏡移動(dòng)一下位置，干涉環(huán)就會(huì)出現(xiàn)。2再仔細(xì)調(diào)節(jié)M］鏡的2個(gè)拉簧螺絲，直到把干涉環(huán)中心調(diào)到視場(chǎng)中央，并且使干涉環(huán)中心隨觀察者的眼睛左右、上下移動(dòng)'而移動(dòng)，但干涉環(huán)不發(fā)生“涌出”或“陷入”現(xiàn)象，這時(shí)觀察到的干涉條紋才是嚴(yán)格的等傾干涉。測(cè)鈉光。雙線的平均波長(zhǎng)。先調(diào)儀器零點(diǎn)，方法是:將微調(diào)手輪沿某一方向如順時(shí)針?lè)较蛐亮悖瑫r(shí)注意觀察讀數(shù)窗刻度輪旋轉(zhuǎn)方向；保持刻度輪旋向不變，轉(zhuǎn)動(dòng)粗調(diào)手輪，讓讀數(shù)窗口基準(zhǔn)線對(duì)準(zhǔn)某一刻度，使讀數(shù)窗中的刻度輪與微調(diào)手輪的刻度輪相互配合。始終沿原調(diào)零方向，細(xì)心轉(zhuǎn)動(dòng)微調(diào)手輪，觀察并記錄每“涌出”或“陷入個(gè)干涉環(huán)時(shí)，M|鏡位置，連續(xù)記錄6次。 邁克爾遜干涉儀是怎樣實(shí)現(xiàn)雙光束干涉的？ 邁克爾遜干涉儀是怎樣實(shí)現(xiàn)雙光束干涉的？根據(jù)魂5-8),用逐差法求出鈉血雙線的平均波長(zhǎng)，并與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較。觀察等厚干涉和白光干涉條紋在等傾干涉基礎(chǔ)上，移動(dòng)M鏡，使干涉環(huán)由細(xì)密變粗疏，直到整個(gè)視場(chǎng)條紋變成等軸雙曲線形狀時(shí)，說(shuō)明M與M'接近重合。細(xì)心調(diào)節(jié)水平式垂直拉簧螺絲，使與M'有一很小夾角，視場(chǎng)中便出現(xiàn)等厚干涉條紋，'觀察和記錄條紋的形狀、特點(diǎn)。 形成非定域干涉的條件是什么？ 形成等傾干涉的條件是什么？ 形成等厚干涉的條件是什么？ 非定域干涉條紋、等傾干涉條紋和等厚干涉條紋分別定域在何處？實(shí)驗(yàn)中怎樣驗(yàn)證？ 調(diào)節(jié)非定域干涉條紋時(shí)，若觀察到的條紋又細(xì)又密是何原因？如何調(diào)節(jié)使條紋變得又粗又稀? 在等傾干涉中，縮進(jìn)或吐出一個(gè)條紋對(duì)應(yīng)光程差的變化是多少？ 在等傾干涉中，縮進(jìn)或吐出一個(gè)條紋對(duì)應(yīng)可動(dòng)反射鏡變化的距離是多少？ 用邁克爾遜干涉儀測(cè)定光波波長(zhǎng)的基本原理是什么？如何測(cè)量？ 調(diào)節(jié)邁克爾遜干涉儀時(shí)看到的亮點(diǎn)為什么是兩排而不是兩個(gè)排亮點(diǎn)是怎樣形成的1 形成非定域干涉的條件是什么？ 形成等傾干涉的條件是什么？ 形成等厚干涉的條件是什么？ 非定域干涉條紋、等傾干涉條紋和等厚干涉條紋分別定域在何處？實(shí)驗(yàn)中怎樣驗(yàn)證？ 調(diào)節(jié)非定域干涉條紋時(shí)，若觀察到的條紋又細(xì)又密是何原因？如何調(diào)節(jié)使條紋變得又粗又稀? 在等傾干涉中，縮進(jìn)或吐出一個(gè)條紋對(duì)應(yīng)光程差的變化是多少？ 在等傾干涉中，縮進(jìn)或吐出一個(gè)條紋對(duì)應(yīng)可動(dòng)反射鏡變化的距離是多少？ 用邁克爾遜干涉儀測(cè)定光波波長(zhǎng)的基本原理是什么？如何測(cè)量？ 調(diào)節(jié)邁克爾遜干涉儀時(shí)看到的亮點(diǎn)為什么是兩排而不是兩個(gè)排亮點(diǎn)是怎樣形成的用白熾燈照明毛玻璃鈉光燈不熄滅，細(xì)心緩慢地旋轉(zhuǎn)微動(dòng)手輪，M與M'達(dá)到“零程”時(shí)，在M與M'的交線附近就會(huì)出現(xiàn)彩色條紋。此時(shí)可擋住鈉光，再極小心地旋轉(zhuǎn)微調(diào)手輪找到中央條紋，記錄觀察到的條紋形狀和顏色分布。測(cè)定鈉光。雙線的波長(zhǎng)差以鈉光為光源調(diào)出等傾干涉條紋。移動(dòng)M鏡，使視場(chǎng)中心的視見(jiàn)度最小，記剩鏡的位置；沿原方向繼續(xù)移動(dòng)！鏡，使視場(chǎng)中心的視見(jiàn)度由最小到最大直至又為最小，再記錄鏡位置：連續(xù)測(cè)出6個(gè)視見(jiàn)度最小時(shí)M鏡位置。用逐差法求Ad的平均值，計(jì)算3雙線的波長(zhǎng)差。 24?點(diǎn)光源非定域干涉現(xiàn)象觀察方法步驟自擬。邁克爾遜干涉儀系精密光學(xué)儀器，使用時(shí)應(yīng)注意防塵、防震；不能觸摸光學(xué)元件光學(xué)表面；不要對(duì)著儀器說(shuō)話、咳嗽等；測(cè)量時(shí)動(dòng)作要輕、要緩，盡量使身體部位離開(kāi)實(shí)驗(yàn)臺(tái)面，以防震動(dòng)。問(wèn)題解答1、 調(diào)節(jié)等傾干涉條紋時(shí)，怎樣判斷是否觀察到了嚴(yán)格的等傾干涉條紋？當(dāng)平面鏡M和M，完全平行時(shí)，才能觀察到嚴(yán)格的等傾干涉條紋這時(shí)如果眼睛上下、左右微微移動(dòng)，同心干涉圓環(huán)的大小不變，僅僅是圓心隨眼睛移動(dòng)而移動(dòng)，并且干涉條紋反差大。這樣的干涉條紋就是嚴(yán)格的等傾干涉條紋。2、 測(cè)量波長(zhǎng)時(shí)應(yīng)如何避免空程誤差？微動(dòng)微調(diào)手輪，屏上條紋就應(yīng)有變化，否則就存在空程誤差，可用手輕推可動(dòng)反射鏡，消除空程誤差，測(cè)量時(shí)始終連續(xù)地沿一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)微調(diào)手輪。這樣就可以避免空程誤差。思考討論11、 實(shí)驗(yàn)中毛玻璃起什么作用為什么觀察鈉光等傾干涉條紋時(shí)要用通過(guò)毛玻璃的光束照明12、 調(diào)節(jié)鈉光的干涉條紋時(shí)如已確使針孔板的主光點(diǎn)重合但條紋并未出現(xiàn)，試分析可能產(chǎn)生的原因。13、 利用鈉光的等傾干涉現(xiàn)象測(cè)鈉光雙線的平均波長(zhǎng)和波長(zhǎng)差時(shí)應(yīng)將等傾條紋調(diào)到何種狀態(tài)測(cè)量時(shí)應(yīng)注意哪些問(wèn)題注意事項(xiàng)邁克爾遜干涉儀是精密光學(xué)儀器各光學(xué)表面必須保持清潔嚴(yán)禁用手觸摸;調(diào)整時(shí)必須仔細(xì)、認(rèn)真、小心、輕緩，嚴(yán)禁用力過(guò)度，損壞儀器。測(cè)量時(shí)要防止引入空程誤差，影響測(cè)量精度。避免激光直接射入眼睛，否則可能會(huì)造成視網(wǎng)膜永久性的傷害。數(shù)條紋變化數(shù)目過(guò)程中，若因震動(dòng)出現(xiàn)條紋抖動(dòng)難以辨認(rèn)時(shí)，應(yīng)暫停數(shù)條紋數(shù)，待穩(wěn)定后再繼續(xù)數(shù)。有些儀器粗調(diào)和細(xì)調(diào)手輪刻度不一致，可通過(guò)只讀細(xì)調(diào)手輪來(lái)讀數(shù)。實(shí)驗(yàn)五利用牛頓環(huán)測(cè)量球面的曲率半徑“牛頓環(huán)”現(xiàn)象是牛頓(IsaacNewton1642-1727)的一項(xiàng)重要發(fā)現(xiàn)。牛頓把一個(gè)平凸透鏡放在一個(gè)雙凸透鏡上時(shí)，觀察到了明暗相間的同心圓環(huán)。他精確的測(cè)量了環(huán)的半徑，并發(fā)現(xiàn)環(huán)半徑的平方構(gòu)成一個(gè)算術(shù)級(jí)數(shù)。從這一發(fā)現(xiàn)中他提出并確立了光的周期性。牛頓環(huán)實(shí)際上是光的波動(dòng)性的最好證明，但牛頓并沒(méi)有從此走向光的波動(dòng)說(shuō)，這不能不說(shuō)是一個(gè)遺憾。牛頓環(huán)和劈尖屬典型的等厚干涉，它們都是由同一光源發(fā)出的兩束光，分別經(jīng)過(guò)其裝置所形成的空氣薄膜上、下表面反射后，在上表面相遇產(chǎn)生的干涉現(xiàn)象。利用光的干涉現(xiàn)象可以測(cè)量微小角度、很微小長(zhǎng)度、微小直徑及檢測(cè)一些光學(xué)元件的球面度、平整度、光潔度等。教學(xué)目的觀察等厚干涉現(xiàn)象，加深對(duì)光的波動(dòng)性的認(rèn)識(shí)；學(xué)會(huì)使用測(cè)量顯微鏡；學(xué)會(huì)用牛頓環(huán)測(cè)球面曲率半徑的原理和方法。教學(xué)要求提交符合要求的預(yù)習(xí)報(bào)告；實(shí)驗(yàn)操作在三小時(shí)內(nèi)完成，操作正確，數(shù)據(jù)合格；寫(xiě)出合格的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。重點(diǎn)難點(diǎn)1、 按實(shí)驗(yàn)操作規(guī)程規(guī)范操作。2、 動(dòng)手操作能力培養(yǎng)。3、 重點(diǎn)：用牛頓環(huán)測(cè)平凸透鏡曲率半徑的原理和方法，正確使用測(cè)量顯微鏡。4、 難點(diǎn)：正確使用測(cè)量顯微鏡；調(diào)出清晰規(guī)范的牛頓環(huán)，正確數(shù)環(huán)數(shù)。德育滲透1、培養(yǎng)學(xué)生愛(ài)護(hù)儀器，保護(hù)國(guó)家財(cái)產(chǎn)的意識(shí)。2、培養(yǎng)學(xué)生互相幫助，團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神教學(xué)方法1、講授法。2、演示法。3、學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)法布置作業(yè)1、數(shù)據(jù)處理。2、誤差分析3、獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。4、預(yù)習(xí)下一個(gè)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)原理概述實(shí)驗(yàn)原理，簡(jiǎn)要介紹測(cè)量顯微鏡和牛頓環(huán)儀。提問(wèn)：①測(cè)量公式4（酬-"刀中各物理量的含義是什么？牛頓環(huán)是怎樣形成的？牛頓環(huán)的中心應(yīng)是暗點(diǎn)還是亮點(diǎn)？什么叫空回量？實(shí)驗(yàn)中應(yīng)如何避免空回量？講解測(cè)量?jī)?nèi)容、程序及注意事項(xiàng)。學(xué)生自由提問(wèn)，老師答疑。實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)說(shuō)明正確調(diào)節(jié)牛頓環(huán)儀的方法，牛頓環(huán)應(yīng)居透鏡正中，無(wú)畸變且最小。指出鈉光燈不能反復(fù)開(kāi)啟，從實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)打開(kāi)到實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)關(guān)閉，中途不得關(guān)與開(kāi)。鈉光燈打開(kāi)后，不能馬上使用，應(yīng)等數(shù)分鐘，待正常發(fā)光后，才能開(kāi)始調(diào)顯微鏡視場(chǎng)。在鈉光燈下調(diào)顯微鏡視場(chǎng)時(shí)應(yīng)強(qiáng)調(diào)讓鈉黃光均勻地充滿整個(gè)視場(chǎng)不能在半明半暗狀態(tài)下調(diào)出牛頓環(huán)。調(diào)出牛頓環(huán)的步驟是:先調(diào)目鏡看清十字叉絲，再調(diào)焦距看清牛頓環(huán)圖象注意反復(fù)調(diào)節(jié)目鏡和物鏡“消視差”。對(duì)牛頓環(huán)調(diào)焦距時(shí)，強(qiáng)調(diào)鏡筒只能從下向上調(diào)節(jié)，不允許反向調(diào)節(jié)。在牛頓環(huán)清晰可辨的前提下，對(duì)和n應(yīng)選取遠(yuǎn)離園心的環(huán)來(lái)進(jìn)行測(cè)量。顯微鏡十字叉絲的橫線雖不必嚴(yán)格調(diào)到每道環(huán)的中心i十字叉絲的交點(diǎn)還是應(yīng)與牛頓環(huán)中心大致相合為宜。十字叉絲的垂線切暗環(huán)時(shí)，應(yīng)切在每一條紋的正中內(nèi)。測(cè)量進(jìn)行時(shí)，要重點(diǎn)強(qiáng)調(diào):測(cè)微鼓輪只能朝一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)并指明調(diào)測(cè)方法，以防出現(xiàn)較大空回誤差。測(cè)讀數(shù)據(jù)時(shí)，要始終沿著一個(gè)方向數(shù)環(huán)數(shù)，不能從兩個(gè)方向讀數(shù)；要防止漏數(shù)環(huán)數(shù)。實(shí)驗(yàn)報(bào)告提醒計(jì)算曲率半徑時(shí)，注意統(tǒng)一單位；熟練運(yùn)用逐差法處理數(shù)據(jù)的方法；自己導(dǎo)出R的不確定度傳播公式；要求評(píng)估測(cè)量結(jié)果并分析誤差。注意事項(xiàng)不可用手觸摸光學(xué)元件的表面。必須保證單方向測(cè)量，避免回程差。鈉光源需要預(yù)分鐘。鈉光源應(yīng)盡量放在足夠遠(yuǎn)的位置。調(diào)整顯微鏡的物距時(shí)，顯微鏡應(yīng)從離牛頓環(huán)最近的位置開(kāi)始向遠(yuǎn)處走，以避免顯微鏡物鏡鏡頭與牛頓環(huán)相撞。實(shí)驗(yàn)六衍射光柵實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 了解光柵的主要特性，測(cè)量其光柵常數(shù)、分辨本領(lǐng)和角色散。2、 用光柵測(cè)光波波長(zhǎng)。3、 了解光柵分光的特點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)儀器JJY型分光計(jì)（附件：變壓器6.3V/220V），平面反射鏡，手持照明放大鏡，平面全息光柵，鈉燈，汞燈，米尺。重點(diǎn)難點(diǎn)1、 按實(shí)驗(yàn)操作規(guī)程規(guī)范操作。2、 動(dòng)手操作能力培養(yǎng)。3、 光柵的調(diào)節(jié)德育滲透1、 培養(yǎng)學(xué)生愛(ài)護(hù)儀器，保護(hù)國(guó)家財(cái)產(chǎn)的意識(shí)。2、 培養(yǎng)學(xué)生互相幫助，團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神教學(xué)方法1、講授法。2、演示法。3、學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)法布置作業(yè)1、數(shù)據(jù)處理。2、誤差分析3、獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。4、預(yù)習(xí)下一個(gè)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)原理1、 光柵的衍射光柵是根據(jù)多縫衍射原理制成的一種分光元件，它能產(chǎn)生譜線間距較寬的勻排光譜，所得光譜線的亮度比用棱鏡分光時(shí)要小些，但光柵的分辨本領(lǐng)比棱鏡大。光柵不僅適用于可見(jiàn)光，還能用于紅外和紫外光波，常用在光譜儀上。衍射光柵有透射光柵和反射光柵兩種，它們都相當(dāng)于一組數(shù)目很多、排列緊密均勻的平行狹縫，透射光柵是用金剛石刻刀在一塊平面玻璃上刻成的，而反射光柵則把刻縫刻在磨匯豐銀行的硬質(zhì)合金上。實(shí)驗(yàn)教學(xué)用的是復(fù)制光柵（透射式），由明膠或動(dòng)物膠在金屬反射光柵印下痕線，再用平面玻璃夾好，以免損壞。2、 光柵的分辨本領(lǐng)和色散率衍射光柵的基本特性可以用它的分辨本領(lǐng)與色散率來(lái)表征。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、 光柵的調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)分光計(jì)，使望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)無(wú)窮遠(yuǎn)，望遠(yuǎn)鏡軸線與分光計(jì)中心軸線相垂直，平行光管出射平行光。調(diào)節(jié)方法見(jiàn)光學(xué)實(shí)驗(yàn)常用儀器部分。狹縫寬度調(diào)至約毫米。安置光柵，要求入射光垂直照射光柵表面，平行光管狹縫與光柵刻痕相平行。調(diào)節(jié)光柵使其刻痕與轉(zhuǎn)軸平行。注意觀察叉絲交點(diǎn)是否在各條譜線中央，如果不是，可調(diào)節(jié)螺絲予以改正，調(diào)好后，再回頭檢查光柵平面是否仍保持和轉(zhuǎn)軸平行。如有了改變，就要反復(fù)多次，直到兩個(gè)要求都滿足為止。2、 測(cè)定光柵常數(shù)及分辨本領(lǐng)以汞燈為光源，測(cè)邸二±1波長(zhǎng)為5460.7?的綠光衍射角p，求d。但應(yīng)注意：+1與-1級(jí)的衍射角相差不能超過(guò)幾分，否則應(yīng)重新檢查入射角是否為零。用米尺測(cè)出光柵寬凰，算出網(wǎng)代入R=KN求分辨本領(lǐng)。3、 測(cè)定未知光波波長(zhǎng)及色散率用上法在K=±1時(shí)測(cè)出水銀的兩條黃線1及入2的衍射角，求出入1及入2并計(jì)算出入，再求出光柵的角色散率。4、 觀察N和分辨本領(lǐng)的關(guān)系。設(shè)法擋住光柵的一部分，減少刻痕數(shù)N觀察鈉光兩條黃色譜線隨的減少發(fā)生什么變化。5、 比較用光柵分光和用三棱鏡分光得出的光譜各自的特點(diǎn)。數(shù)據(jù)處理1、 衍射角數(shù)據(jù)。2、 p的計(jì)算。思考題光柵方程成立的條件是什么？在實(shí)驗(yàn)中如何使這一條件得到滿足？答：dsin0=kX成立的條件是：平行光垂直入射。在實(shí)驗(yàn)中，要調(diào)節(jié)好分光計(jì)的平行光管使其發(fā)出平行光。使入射的單色平行光垂直入射到光柵平面上，必須使光柵平面反射回的十字像的豎線與分劃板調(diào)整叉絲豎線及零級(jí)衍射線(白線)重合。表征光柵特征的參數(shù)除％外，還有哪幾個(gè)？如何進(jìn)行測(cè)量？答：表征光柵特征的參數(shù)除了光柵常數(shù)d夕卜，還有光柵的角色散率中=EQ\F(d9,dX)=EQ\F(k,dcosp)和光柵的分辨率本領(lǐng)R=EQ\F?,AX)=kN(實(shí)際值小于理論估計(jì)值KN)。在垂直入射條件下，只要測(cè)出光柵常麴、光譜級(jí)數(shù)k和與之相應(yīng)的)，就可以求出光柵的角色散率。若測(cè)出光柵常數(shù)d、光譜級(jí)數(shù)k和暴露在入射光束中的光柵寬度，就可以求出光柵的分辨本^R=kN=kEQ\F(L,d)3、 如果平行光與光柵平面成角，如何測(cè)光柵常麴？答：如果單色平行光以光柵平面成角入射，則單色平行光與光柵法線夾角為F90-9，則光柵方程為：d(sirp±sina)=kA (k=0>±1、±2…)式中“+”號(hào)表示p與以在光柵法線同側(cè)，-”號(hào)表示在異側(cè)。設(shè)％、p2分別是光柵法線兩側(cè)的衍射角，對(duì)第一級(jí)光譜線1，有sinp+sina=A/d,sinp-sina=A/d.將上兩式相加，得1sinp1+sinp2=2A/dd=2A/(sinp+sinp)顯然，對(duì)于k^1，只2要把已知掄和測(cè)出的p"Pp2代入上式，就可求出光柵常數(shù)。實(shí)驗(yàn)七偏振現(xiàn)象的觀察與分析實(shí)驗(yàn)?zāi)康?觀察光的偏振現(xiàn)象；2了解偏振光的產(chǎn)生和檢驗(yàn)方法；3測(cè)定布儒斯特角。儀器用具光具座、激光器、偏振片、1/2波片、1/4波片、刻度盤(pán)、玻璃片、光屏。重點(diǎn)難點(diǎn)1、 按實(shí)驗(yàn)操作規(guī)程規(guī)范操作。2、 動(dòng)手操作能力培養(yǎng)。3、 確定橢圓偏振光主軸方位角的方法德育滲透1、 培養(yǎng)學(xué)生愛(ài)護(hù)儀器，保護(hù)國(guó)家財(cái)產(chǎn)的意識(shí)。2、 培養(yǎng)學(xué)生互相幫助，團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神教學(xué)方法1、講授法。2、演示法。3、學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)法布置作業(yè)1、數(shù)據(jù)處理。2、誤差分析3、獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。4、預(yù)習(xí)下一個(gè)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)原理偏振片可使自然光起偏，同時(shí)可對(duì)偏振光檢偏。線偏振光經(jīng)1/2波片后仍為線偏振光，起振動(dòng)方向要選一角度。橢圓或圓偏振光經(jīng)1/2波片后仍為橢圓或圓偏振光，其旋轉(zhuǎn)方向發(fā)生改變。線偏振光的振動(dòng)面與晶偏的光軸布平行也布垂直時(shí)，經(jīng)4波片后成為線偏振光或橢圓偏振光。入射光經(jīng)玻璃片后，反射光成為部分線偏振光。當(dāng)入射角改變，使得反射光與折射光正好垂直時(shí)，反射光變成完全線偏振光，此為布儒斯特定律，其偏這性可用偏振偏檢驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1鑒別自然光和偏振光在光具座上放置偏振用］，讓激光通過(guò)P「旋轉(zhuǎn)P「通過(guò)光屏觀察光的強(qiáng)度變化，記下所觀察到的現(xiàn)象。偏振片P1的方位角145。 21023（0光屏上光強(qiáng)的變化很亮最亮較暗2偏振光的檢偏在偏振片P2的后面放置偏振片2,則P2成為檢偏器。固定P1，緩慢旋轉(zhuǎn)P2的角度，觀察屏上光強(qiáng)的變化，記下觀察到的現(xiàn)象。P2的方位角305190120150180210229240270300光強(qiáng)變化暗消光亮亮亮暗暗消光亮亮亮3測(cè)量布儒斯特角％調(diào)節(jié)與和P2間的方位角，使得光屏上的光強(qiáng)最大，固定P2。在與和P2之間裝上布儒斯特角測(cè)量裝置用光屏接受反射光，仔細(xì)調(diào)節(jié)布儒斯特角測(cè)量裝置上玻璃片的角度和的方位角，使得反射光完全消光，記下玻璃片的角酶2。再調(diào)節(jié)玻璃片的角度使入射光與反射光重合記下對(duì)應(yīng)的角度）］，則布儒斯特角為P0坪2W「玻璃的折射率1由下式?jīng)Q定n=arcctgq0測(cè)量三次，求平均值。次數(shù)123布儒斯特角中0_%叩1 337-228=54338-283=55340-283=57%=55.3 -一-n=arcctg(K=1.514實(shí)驗(yàn)八顯微鏡、望遠(yuǎn)鏡的使用實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖煜わ@微鏡和望遠(yuǎn)鏡的構(gòu)造及其放大原理。學(xué)會(huì)測(cè)定顯微鏡和望遠(yuǎn)鏡放大率的方法。掌握顯微鏡的正確使用方法，并學(xué)會(huì)利用顯微鏡測(cè)量微小長(zhǎng)度。實(shí)驗(yàn)儀器生物顯微鏡一臺(tái)低倍望遠(yuǎn)鏡一支單縫（附鐵架）石英標(biāo)準(zhǔn)尺光源（臺(tái)燈）移測(cè)顯微鏡一支測(cè)微目鏡（附鐵架）待測(cè)樣品（光刻板、光柵玻片）重點(diǎn)難點(diǎn)1、 按實(shí)驗(yàn)操作規(guī)程規(guī)范操作。2、 動(dòng)手操作能力培養(yǎng)。德育滲透1、 培養(yǎng)學(xué)生愛(ài)護(hù)儀器，保護(hù)國(guó)家財(cái)產(chǎn)的意識(shí)。2、 培養(yǎng)學(xué)生互相幫助，團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神教學(xué)方法1、講授法。2、演示法。3、學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)法布置作業(yè)1、數(shù)據(jù)處理。2、誤差分析3、獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。4、預(yù)習(xí)下一個(gè)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求測(cè)定望遠(yuǎn)鏡的放大率M.利用顯微鏡配備的測(cè)微目鏡測(cè)量同一光柵的光柵常數(shù)。.如何進(jìn)行取鏡和安放。取鏡和安放可概括為幾步：右手握，左手托，略偏左，安目鏡。右手握鏡臂，左手托鏡座，放在實(shí)驗(yàn)臺(tái)略偏左的地方距邊繳厘米左右，安裝好目鏡和物鏡。方法與步驟一、光學(xué)顯微鏡的結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)可分為兩個(gè)部分：（一）顯微鏡的光學(xué)部分1.目鏡：由二、三片透鏡組成，安裝在鏡筒上端，也叫接目鏡。在目鏡上方刻有、10X、20X等為放大倍數(shù)。從外表上看，鏡頭越長(zhǎng)放大倍數(shù)越低。物鏡：由數(shù)組透鏡組成，安裝在轉(zhuǎn)換器上，又稱接物鏡，每臺(tái)顯微鏡上常備有幾個(gè)不同倍數(shù)的物鏡，物鏡上所刻8X、10X、40X等就是放大倍數(shù)，習(xí)慣上把0—20倍的叫做低倍物鏡；40—60倍的叫做高倍物鏡；90-100倍的叫做油鏡。從形態(tài)上看，接物鏡越長(zhǎng)，放大倍數(shù)越高。顯微鏡的放大倍數(shù)，粗略計(jì)算方法為接目鏡放大倍數(shù)與接物鏡放大倍數(shù)的乘積。如觀察時(shí)所用接物鏡為乂、接目鏡為10X，則物體放大倍數(shù)為40X10=400倍。集光器：位于載物臺(tái)下方。由二、三塊透鏡組成，其作用是聚集來(lái)自反光鏡的光線，使光度增強(qiáng)，并提高顯微鏡的鑒別力，集光器下面裝有光圈（可變光闌），由十幾張金屬薄片組成，可以調(diào)節(jié)進(jìn)入集光器光量的多少。若光線過(guò)強(qiáng)，則將光圈孔口縮小，反之則張大，集光器還可以上下移動(dòng)，以調(diào)節(jié)適宜的光度。反光鏡：具兩面，一面為平面鏡，一面為凹面鏡。其用途是收集光線。平面鏡使光線分布較均勻。凹面鏡有聚光作用，反射的光線較強(qiáng)，一般在光線較弱時(shí)使用。（有些顯微鏡可自帶光源，因而沒(méi)有反光鏡）（二）機(jī)械部分鏡座：在顯微鏡的底部，用于支持整個(gè)顯微鏡。鏡柱、鏡臂和傾斜關(guān)節(jié)：鏡座上的直立短柱叫做鏡柱。鏡柱上方的彎曲的弓形部分叫做鏡臂，是握鏡的地方。鏡臂和鏡柱之間有一個(gè)能活動(dòng)的傾斜關(guān)節(jié)，可使顯微鏡向后傾斜，便于觀察。載物臺(tái)：鏡臂下端安裝的一個(gè)向前伸出的平面臺(tái)叫做載物臺(tái)。用于放置觀察用的玻片標(biāo)本，載物臺(tái)中央有一圓孔，叫通光孔。通光孔左右兩旁一般裝有一對(duì)彈簧夾，為固實(shí)玻片之用，有的裝有移片器，可使玻片前后左右移動(dòng)。鏡筒：安裝在鏡臂上端的圓筒叫做鏡筒，上端安裝目鏡，下端連接轉(zhuǎn)換器。物鏡轉(zhuǎn)換器：鏡筒下端的一個(gè)能轉(zhuǎn)動(dòng)的圓盤(pán)叫做轉(zhuǎn)換器。其上可以安裝幾個(gè)接物鏡，觀察時(shí)便于調(diào)換不同倍數(shù)的鏡頭。準(zhǔn)焦螺旋：鏡臂上裝有兩種可以轉(zhuǎn)動(dòng)的螺旋，能使鏡筒上升或下降，稱為準(zhǔn)焦螺旋。大的螺旋轉(zhuǎn)動(dòng)一圈。鏡筒升降10毫米，用于調(diào)節(jié)低倍鏡，叫做粗準(zhǔn)焦螺旋。小的螺旋圍動(dòng)一圈，鏡筒升降蓍米。主要用于調(diào)節(jié)高倍鏡，叫做細(xì)準(zhǔn)焦螺旋。二、 光學(xué)顯微鏡的成像原理光學(xué)顯微鏡是利用光學(xué)的成像原理觀察植物體結(jié)構(gòu)，顯微鏡的成像原理如圖所示（掛圖）。三、 光學(xué)顯微鏡的使用鏡檢環(huán)境室內(nèi)一般應(yīng)該寬闊而清潔，地基堅(jiān)固沒(méi)有震動(dòng)，潮氣和塵埃很少，不應(yīng)放置腐蝕性的試劑。利用自然光做光源時(shí)，不宜用直射的太陽(yáng)光，以免對(duì)觀察者的眼睛造成傷害。一般利用陽(yáng)光的散射光，特別是天空或白云的反射光線。顯微鏡的放置將顯微鏡放置在實(shí)驗(yàn)臺(tái)桌面上，距實(shí)驗(yàn)臺(tái)邊緣約m。略偏于操作者左方，右側(cè)放繪圖紙等實(shí)驗(yàn)用具。<2豆業(yè)木光扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器，使低倍鏡正對(duì)通光也，打開(kāi)聚光器上的光圈，然后左眼對(duì)準(zhǔn)接目鏡注視，右眼睜開(kāi)，用手翻轉(zhuǎn)反光鏡，對(duì)向光源，光強(qiáng)時(shí)用平面鏡，光較弱時(shí)用凹面鏡。這時(shí)從目鏡中可以看到一個(gè)明亮的圓形視野，只要視野中光亮程度適中，光就對(duì)好了。裝置玻片標(biāo)本將要觀察的玻片標(biāo)本，放在載物臺(tái)上，用彈簧夾或移光器將玻片固定。將玻片中的標(biāo)本對(duì)準(zhǔn)通光孔的中心。低倍鏡的使用將低倍鏡旋轉(zhuǎn)到中央，小心的將粗準(zhǔn)焦螺旋向下轉(zhuǎn)動(dòng)到離玻片豹m左右。之后，再用粗準(zhǔn)焦螺旋把低倍鏡放下到離玻片2-3mm處，通過(guò)接目鏡觀察標(biāo)本同時(shí)按反時(shí)針?lè)较蛴么譁?zhǔn)焦螺旋使鏡筒緩緩地上升緩移動(dòng)玻片，直到看到物象為止，這時(shí)，進(jìn)一步用細(xì)準(zhǔn)焦螺旋上下轉(zhuǎn)動(dòng)，使物象達(dá)到最清晰的程度。高倍鏡的使用首先如上程序于低倍鏡下找到材料，然后再把需要用高倍鏡觀察的部分移到視野中央，用彈簧夾壓緊，不再移動(dòng)。換上高倍鏡，用細(xì)準(zhǔn)焦螺旋上下轉(zhuǎn)動(dòng)，到出現(xiàn)清晰的物象為止。注意事項(xiàng)1.望遠(yuǎn)鏡須調(diào)焦到無(wú)窮遠(yuǎn)處。測(cè)量裝置應(yīng)等高共軸。測(cè)量中要避免螺絲的空程誤差。所有的測(cè)量數(shù)據(jù)都必須在無(wú)視差的情況下獲得。思考題怎樣簡(jiǎn)單地判別顯微鏡和望遠(yuǎn)鏡？物鏡和目鏡？用顯微鏡測(cè)量微小長(zhǎng)度依據(jù)的是什么原理？為什么要用標(biāo)準(zhǔn)石英尺校正?實(shí)驗(yàn)九用光電效應(yīng)測(cè)定普朗克常量實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^(guò)實(shí)驗(yàn)了解光的量子性，驗(yàn)證愛(ài)因斯坦方程，測(cè)出普朗克常量?jī)x器簡(jiǎn)介本實(shí)驗(yàn)使用GP—II型普朗克常數(shù)測(cè)定儀，它包括下列部分：GGO—50WHg型高壓汞燈，在300.0~800.0nm范圍內(nèi)有若干種單色光供選用。NG型濾色片，外彳卸36mm,5片一組，分別可從汞燈中濾選365.0nn、404.7nrn435.8nrn546.1nn、577.0nm的單色光。GDh-1型光電管，陽(yáng)極為鎳圈，陰極為銀一氧一鉀材料，光譜范圍0.0?700.0nm，最靈敏波長(zhǎng)410.0±10.0nm光窗為無(wú)鉛多硼硅玻璃。光電管安裝在鋁質(zhì)暗盒中，暗盒窗口可以安放mm濾色片，也可安放^5mm光闌孔以減小入射光強(qiáng)更實(shí)用的光強(qiáng)調(diào)節(jié)方法是改變汞燈到暗盒的距離此外還裝有單色儀匹配頭，可改用單色儀提供更純的單色光源。不做實(shí)驗(yàn)時(shí)用遮光罩蓋住暗盒光窗。GP—II型微電流測(cè)量放大器，即圖中的|JA表，表頭在面板左邊，量程倍率為00X(10-2?10-7)MA，分6檔轉(zhuǎn)換，并有改變表頭極性的換向按鈕，測(cè)IA過(guò)零位置應(yīng)及時(shí)換向；讀數(shù)時(shí)不要漏記了量程。MA表用同軸電纜連接光電管，由于靈敏度極高，實(shí)驗(yàn)中不要觸碰同軸電纜，以免接觸不良或人體感應(yīng)導(dǎo)致表針亂擺，尤其在10-7檔隨機(jī)誤差更大。機(jī)內(nèi)還附有可調(diào)直流電源，為光電管提供一A間的工作電壓，只用一只旋鈕就可-在V—+3V范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)。與之配套的電壓表安裝在面板右邊，量程為00V。隨著電壓的升降，量程起點(diǎn)自動(dòng)切換，實(shí)現(xiàn)分段接續(xù)式量程3V—-2V，-2V—-1V，-1V—0V，0—1V，1—2V，2—3V。這種量程轉(zhuǎn)換方式既擴(kuò)大了量程，又保證了讀數(shù)精細(xì)度，但電路相對(duì)復(fù)雜些。儀器后面板設(shè)有自動(dòng)信號(hào)輸出接口，可連揍Y函數(shù)記錄儀自動(dòng)描繪光電曲線。重點(diǎn)難點(diǎn)1、 按實(shí)驗(yàn)操作規(guī)程規(guī)范操作。2、 動(dòng)手操作能力培養(yǎng)。3、 能定性解釋V-I曲線的飽和部分光電流逐漸減小部分及截止電位形成的原因。德育滲透1、 培養(yǎng)學(xué)生愛(ài)護(hù)儀器，保護(hù)國(guó)家財(cái)產(chǎn)的意識(shí)。2、 培養(yǎng)學(xué)生互相幫助，團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神教學(xué)方法1、講授法。2、演示法。3、學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)法布置作業(yè)

1、數(shù)據(jù)處理。2、誤差分析3、獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。4、預(yù)習(xí)下一個(gè)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容改變照射到光電管的入射光頻率測(cè)得不同的截止電位，由截止電位與頻率的直線關(guān)系求出斜率計(jì)算出譜朗克常數(shù)實(shí)驗(yàn)原理1.光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律勒納德等人的工作揭示光電效應(yīng)基本實(shí)驗(yàn)事實(shí)如下：僅當(dāng)光頻高于某一閾值時(shí)，才能從金屬表面打出光電子；單個(gè)光電子的動(dòng)能隨光頻提高而增大，與入射光強(qiáng)無(wú)關(guān)；單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生光電子的數(shù)目?jī)H與入射光強(qiáng)有關(guān)，與光頻無(wú)關(guān)；光電效應(yīng)是瞬時(shí)完成的，電子吸收光能幾乎不需要積累時(shí)間。經(jīng)典物理學(xué)無(wú)論如何也解釋不了上述現(xiàn)象，愛(ài)因斯坦利用光子假說(shuō)作出了清晰的說(shuō)明。他指出，入射光其實(shí)就是單粒能量￡=血的光子流。這種光子在運(yùn)動(dòng)中并不瓦解而是在一瞬間整個(gè)地被吸收或被發(fā)射電子吸收光子后，如果動(dòng)能仍小于金屬的逸出功功函數(shù))，即hv〈W，則不可能脫離金屬表面成為光電子滿足hv=W的光頻v0叫做該種金屬的光電效應(yīng)截止頻率(紅限)，它激發(fā)的光電子剛好脫離金屬表面而無(wú)剩余動(dòng)能；如果hv>W，激發(fā)的光電子脫離金屬表面后具有剩余動(dòng)能1/2m、2=hv-W (1)這個(gè)式子稱為愛(ài)因斯坦光電方程。在理想光電管中，令光電子在反向電場(chǎng)中前進(jìn)，當(dāng)剩余的動(dòng)能剛好被耗盡時(shí)，電子所經(jīng)歷的電【舞!叫做遏止電勢(shì)差，顯燼Uv=1/2m、2，代入(1)式可得Uv=(h/e)v-W/e(2)(2)式表明，遏止電勢(shì)差貝是(2)式表明，遏止電勢(shì)差貝是入射光頻v的一次函數(shù)，h/e就是一次曲線的斜率。愛(ài)因斯坦方程預(yù)見(jiàn)了實(shí)驗(yàn)測(cè)算普朗克常數(shù)的可行方案除了求出h的量值以外，還可通過(guò)2)式了解光電管的特性。令=0，可得理想陰極的逸出電勢(shì)等于曲線的縱軸截距，U0=-W/e令Uv=0,可得理想陰極的截止頻率等于曲線的橫軸截距，)=W/h.實(shí)際光電管的情況比較復(fù)雜，只能把兩個(gè)截距J0、v0看作整體光電管的宏觀參量。 圖1

圖1是研究光電效應(yīng)的簡(jiǎn)化電路。一束單色光照射真空光電管的陰極設(shè)光頻v>v0，有光電子產(chǎn)生且有剩余動(dòng)能。只要外電路閉合，即使電源分壓=0,光電子也能到達(dá)陽(yáng)極A形成光電流IA，IA的量值由以A表讀出。當(dāng)U的極性K負(fù)A正時(shí)，電場(chǎng)對(duì)光電子加速，飛才A的速度加快。如果光強(qiáng)不變，單位時(shí)間的入射光子數(shù)不變，單位時(shí)間產(chǎn)生的光電子數(shù)也不變，從而單位時(shí)間到達(dá)極的電子數(shù)不變。即使增犬；，IA也不會(huì)增加，光電管進(jìn)入正向飽和狀態(tài)，如圖(a)虛線a段所示。當(dāng)K正A負(fù)時(shí)，電場(chǎng)使光電子減速JU較小時(shí)，光電子到達(dá)A極速度尚不為零，雖然渡越時(shí)間變長(zhǎng)，但單位時(shí)間進(jìn)入人極的光電子數(shù)仍等于此間K極產(chǎn)生的光電子數(shù)，IA維持不變，如圖2(a)虛線b‘段。進(jìn)一步增大IU直到Uv，光電子抵達(dá)A極前減速為零，剩余動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化為電場(chǎng)勢(shì)能v=1/2m、2，之后電子加速返回K極。因無(wú)電子進(jìn)入\極，IA驟降為零，光電管進(jìn)入反向截止?fàn)顟B(tài)，如圖(a)虛線c段，Uv就是該光電管對(duì)該光頻的遏止電勢(shì)差。此時(shí)即便增大光強(qiáng)，雖能激發(fā)更多的光電子，但不能增加單個(gè)光電子動(dòng)能，故IA=0。光電流在Uv下驟降為零的特性稱為銳截止特性，銳截止的必要前 圖2提是K極表面各處的逸出功W都是同一個(gè)確定量值。理想光電管并不存在，實(shí)際陰極材料加值是不均勻的，有一個(gè)帶寬W土AW；陰極表面淺層電子的初動(dòng)能也不是一個(gè)定值因而單一光頻激發(fā)的光電子剩余動(dòng)能大小不一。見(jiàn)圖二b)，當(dāng)U趨負(fù)時(shí)，光電子從S點(diǎn)開(kāi)始依次被遏止，IA沿實(shí)線b減小，直至Uv時(shí)，IA降為零，稱為遙截止特性。S點(diǎn)和vv點(diǎn)分別叫做曲線的肩部和趾部S點(diǎn)開(kāi)始被遏止的光電子具有最小動(dòng)能，可知它們是從陰極表酈最大的地方逸出的；直至Uv才被遏止的光電子具有最大剩余動(dòng)能，顯然它們是從陰極表面可最小的地方逸出的。假如入射光單色性不好，光頻也具有帶寬土M，則Uv還要左移。此時(shí)Uv對(duì)應(yīng)于光頻上Pgv+Av而不是主頻v，出現(xiàn)明顯的測(cè)量誤差。進(jìn)一步分析還有以下細(xì)節(jié)：實(shí)驗(yàn)中無(wú)法避免少量入射光照到極上，A極也會(huì)發(fā)射少量光電子，構(gòu)成反向電流K如圖2(c)。愛(ài)因斯坦方程僅當(dāng)絕對(duì)零度時(shí)嚴(yán)格成立常溫下，即使沒(méi)有入射光，電極也會(huì)發(fā)射少量熱電子加上管座和管殼表面的漏電，構(gòu)成暗電澈如圖2(d)。純粹的IA曲線如圖2(b)所示，肩部達(dá)到飽和，趾部截止于Uv。實(shí)測(cè)曲線是隊(duì)迭加了IK、IT的綜合結(jié)果，如圖2(a)實(shí)線那樣，肩部以右漸趨飽和，趾部啊的電流不是零而是一個(gè)較小的負(fù)值；曲線段只含IK+IT，較為平直，與3段光滑連接，給Uv的判定造成困難。一般教科書(shū)上都建議憑目測(cè)判頗磯具有一定的隨意性。S點(diǎn)出現(xiàn)在縱軸右邊，看起來(lái)A正K負(fù)，電子怎么會(huì)開(kāi)始被遏止呢？實(shí)際上電極間真實(shí)電勢(shì)UK-A大于外加電壓U，差額部分是由電極內(nèi)異種金屬層面間的接觸電位補(bǔ)足的，如所示。通常陰極接觸電位UK較小，陽(yáng)極接觸電@A較大，真實(shí)遏止電勢(shì)差應(yīng)旭K-A=U+(UA-UK)，可知圖2(a)縱軸實(shí)際上應(yīng)在虛線I’O位置，實(shí)測(cè)值|Uv|比真正的遏止電勢(shì)差小了一個(gè)常數(shù)A-UK。 圖3對(duì)照(2)式可知，這一系統(tǒng)誤差僅會(huì)改變2)式曲線的縱軸截距，并不改變斜率e，不妨礙正確測(cè)算普朗克常數(shù)。如前所述，具有系統(tǒng)誤差的縱、橫軸截距，宏觀表達(dá)了實(shí)際光電管整體的逸出電勢(shì)和截止頻率，它們是陰極和陽(yáng)極的綜合效果，不能直觀反映陰極的真實(shí)特性。光電管在工程實(shí)踐中作為一個(gè)元器件來(lái)應(yīng)用，人們往往也只關(guān)心它的宏觀參量。復(fù)雜的科學(xué)研究通常是為簡(jiǎn)捷的技術(shù)應(yīng)用鋪路的。應(yīng)當(dāng)指出，上述分析仍是粗略的，實(shí)際情況還要復(fù)雜。但通過(guò)以上分析我們基本上廓清了物理模型，區(qū)分了次要因素，我們就有了一條比較清晰的思路。操作步驟冷態(tài)準(zhǔn)備。檢查儀器的擺放布局是否得當(dāng)，導(dǎo)線連接是否正確，檔位預(yù)置是否合理。用遮光罩蓋住暗盒光窗，令光源離開(kāi)暗盒3—50cm。熱態(tài)準(zhǔn)備。將光源和主機(jī)通電預(yù)熱20—30分鐘后調(diào)整JA表的零點(diǎn)和滿度。觀察暗電流。從大到小改變A量程，直到表針有指示即為暗電流（約福-6檔）。改變工作電壓觀察暗電流的變化情況。瀏覽光電流。JA量程調(diào)到最大，除去暗盒遮光罩，換上65.0nm濾色片，用汞燈照射。工作電壓從V起調(diào)直到0V，瀏覽光電流變化情況。注意隨時(shí)改變JA量程，使之既有示值，又不超偏；當(dāng)電流趨零時(shí)應(yīng)及時(shí)觸按換向按鈕，以免表針倒偏。電流如果太大或太小，則需調(diào)節(jié)汞燈距離，改變?nèi)肷涔鈴?qiáng)。正式測(cè)量。正式測(cè)量時(shí)先移遠(yuǎn)光源，參考表調(diào)節(jié)工作電壓起始值（都是負(fù)值）JA量程置10-5檔。細(xì)心移近光源傅A(chǔ)表滿偏，此后光源不可再動(dòng)。令工作電壓進(jìn)一步趨負(fù)，電流隨之減小，記錄相應(yīng)的電流、電壓數(shù)據(jù)。當(dāng)電流減到很小時(shí)可更換0-6量程，但在Uv附近盡量不換量程，否則量程誤差會(huì)給曲線造成附加臺(tái)階，影響數(shù)值求導(dǎo)的效果。注意電流的符號(hào)開(kāi)始為正，逐漸趨零時(shí)要觸按換向按鈕，此后電流為負(fù)，應(yīng)及時(shí)記載符號(hào)。更換單色光。測(cè)畢一種單色光后，要按照波長(zhǎng)遞增的順序更換濾色片同時(shí)移遠(yuǎn)光源，重復(fù)步驟5,最大電流都取10-3微安。善后工作。測(cè)量完畢，請(qǐng)教師檢查數(shù)據(jù)。將儀器調(diào)節(jié)鈕復(fù)位，斷電；收起濾色片，用遮光罩蓋住暗盒光窗;經(jīng)容許后離開(kāi)實(shí)驗(yàn)室。思考題分析K表面和K—A空間的物理過(guò)程，試討論：圖肩部的橫坐標(biāo)US與光頻v滿足愛(ài)因斯坦方程嗎？如果滿足，則可在爵中增添一條參變量IA2=1.0（歸一化量值）的曲線，與人1=0的曲線構(gòu)成曲線族。試在圖5中定性估畫(huà)這條曲線的位置和取向。講義中說(shuō)假如入射光單色性不好會(huì)出現(xiàn)測(cè)量誤差本實(shí)驗(yàn)汞燈光源中除含有65.0nm、404.7nm、435.8nm546.1nn、577.0nm單色光外，尚有較強(qiáng)的365.6nm>366.3nm>407.8nn、433.9nm>434.8nn、579.0nm單色光，試討論它們對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。你傾向于怎樣修正期線？按圖4曲線判斷Uv位置時(shí)，如果不照講義中以KU為縱標(biāo)，以U平均為橫標(biāo)繪制微分曲線，而試以根號(hào)I為縱標(biāo)、以U為橫標(biāo)繪制方根曲線，結(jié)果如何？根據(jù)你的猜測(cè)，試描述GP-II型普朗克常數(shù)測(cè)定儀連接X(jué)—Y記錄儀自動(dòng)描繪光電曲線的工作原理必要時(shí)可附簡(jiǎn)化示意圖。利用你的現(xiàn)有知識(shí)，設(shè)計(jì)一種分段接續(xù)式量程轉(zhuǎn)換電路，手動(dòng)即可，自動(dòng)更佳注意事項(xiàng)本儀器不得在強(qiáng)光照射下工作。更換、安裝濾波片時(shí)必須將汞燈出光口蓋上，要避免各種光直接進(jìn)入暗盒。濾波片要平整、完全放入套架。測(cè)量時(shí)不要震動(dòng)儀器及連線，不要改變汞燈與暗盒的距離，否則實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)將出現(xiàn)誤差。手動(dòng)測(cè)量時(shí)待顯示穩(wěn)定后讀數(shù)。開(kāi)機(jī)后需預(yù)熱15分鐘儀器才能穩(wěn)定工作，汞燈也要在點(diǎn)亮S分鐘后才能正常出光。實(shí)驗(yàn)十單色儀的定標(biāo)實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私饫忡R單色儀的分光原理及儀器結(jié)構(gòu)和使用方法。學(xué)會(huì)用汞光譜對(duì)單色儀的讀數(shù)系統(tǒng)進(jìn)行定標(biāo)。會(huì)做定標(biāo)曲線。實(shí)驗(yàn)儀器單色儀，測(cè)微目鏡（或讀數(shù)顯微鏡）汞燈，短焦距凸透鏡及支架。重點(diǎn)難點(diǎn)1、 按實(shí)驗(yàn)操作規(guī)程規(guī)范操作。2、 動(dòng)手操作能力培養(yǎng)。德育滲透1、 培養(yǎng)學(xué)生愛(ài)護(hù)儀器，保護(hù)國(guó)家財(cái)產(chǎn)的意識(shí)。2、 培養(yǎng)學(xué)生互相幫助，團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神教學(xué)方法1、講授法。2、演示法。3、學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)法布置作業(yè)1、數(shù)據(jù)處理。2、誤差分析3、獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。4、預(yù)習(xí)下一個(gè)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)原理1.單色儀的分光原理單色儀是用棱鏡作為色散元件的光譜儀器，它通常由三部分組成，如圖13—1所示。（1） 準(zhǔn)光鏡系統(tǒng)由準(zhǔn)直光物鏡R和放在L1焦平面上的狹縫S組成。這個(gè)系統(tǒng)能夠?qū)?lái)自光源的復(fù)色光變成平行光。（2） 色散系統(tǒng)由棱鏡P將來(lái)自于準(zhǔn)光鏡系統(tǒng)的平行光均勻而廣泛地照射在棱鏡的折射面人上，經(jīng)棱鏡的A、B兩個(gè)折射面的折射，分解成沿不同方向傳播的單色光。（3） 成譜系統(tǒng)由物鏡L2和在其焦平面上的像屏（或譜面）組成。物繩將沿不同方向的平行光會(huì)聚于焦平面上，從而獲得一幅彩色光譜線圖其中每一根譜線實(shí)質(zhì)上是狹縫的一個(gè)像（。注意：凸透鏡的焦距與入射光的波長(zhǎng)有關(guān)，所以光譜像并不是呈現(xiàn)在垂直于透鏡主光軸的焦平面上，而是略有傾斜的平面）成譜系統(tǒng)采用的形式不同，光譜儀的名稱也各不相同。成譜系統(tǒng)若