光学实验预备知识 光学实验是普通物理实验的一个重要部分。这里先介绍光学实验中 经常用到的知识和调节环节。初学者在做实验前应认真阅读这些内容， 并且在实验中遵守有关规则和灵活运用有关知识。 一、光学元件和仪器的维护 透镜、棱镜等光学元件，大多数是用光学玻璃制成的，它们的光学 表面都是经过仔细研磨和抛光，有些还镀有一层或多层薄膜。对这些元 件或其材料的光学性能（如折射率、反射率、透射率等）都有一定要求， 但它们的机械性能和化学性能可能较差，若使用和维护不当，则会降低 光学性能甚至损坏报废。造成损坏的常见原因有：摔坏、磨损、污损、 发霉、腐蚀等。为了安全使用光学元件和仪器，必须遵守以下规则： 1、必须在了解仪器的操作和使用方法后方可使用。 2、轻拿轻放，勿使仪器或光学元件受到冲击或震动，特别要防止摔 落。不使用的光学元件应随时装入专用盒内并放入平台的箱子里，最好 放入干燥器中保存。 3、切忌用手接触元件的光学表面。如必须用手拿光学元件，只能接 触其磨沙面，如棱镜的边缘、棱镜的上下底面等。见图1。 图1手持光学元件的方式 【一光学面，Ⅱ一磨砂面 4、光学表面如有灰尘，用实验室专备的干燥脱脂棉轻轻拭去或用橡 皮球吹掉。 5、光学表面上若有轻微的污痕或指印，用清洁的镜头纸轻轻拂去， 但不要加压擦拭，更不准用手帕、普通纸片、衣服等擦拭。若表面有较 1
1 光学实验预备知识 光学实验是普通物理实验的一个重要部分。这里先介绍光学实验中 经常用到的知识和调节环节。初学者在做实验前应认真阅读这些内容， 并且在实验中遵守有关规则和灵活运用有关知识。 一、光学元件和仪器的维护 透镜、棱镜等光学元件，大多数是用光学玻璃制成的，它们的光学 表面都是经过仔细研磨和抛光，有些还镀有一层或多层薄膜。对这些元 件或其材料的光学性能（如折射率、反射率、透射率等）都有一定要求， 但它们的机械性能和化学性能可能较差，若使用和维护不当，则会降低 光学性能甚至损坏报废。造成损坏的常见原因有：摔坏、磨损、污损、 发霉、腐蚀等。为了安全使用光学元件和仪器，必须遵守以下规则： 1、必须在了解仪器的操作和使用方法后方可使用。 2、轻拿轻放，勿使仪器或光学元件受到冲击或震动，特别要防止摔 落。不使用的光学元件应随时装入专用盒内并放入平台的箱子里，最好 放入干燥器中保存。 3、切忌用手接触元件的光学表面。如必须用手拿光学元件，只能接 触其磨沙面，如棱镜的边缘、棱镜的上下底面等。见图 1。 图 1 手持光学元件的方式 Ⅰ—光学面，Ⅱ—磨砂面 4、光学表面如有灰尘，用实验室专备的干燥脱脂棉轻轻拭去或用橡 皮球吹掉。 5、光学表面上若有轻微的污痕或指印，用清洁的镜头纸轻轻拂去， 但不要加压擦拭，更不准用手帕、普通纸片、衣服等擦拭。若表面有较
严重的污痕或指印，应由实验室人员用丙酮或酒精清洗。所有镀膜面均 不能接触或擦拭。 6、防止唾液或其它溶液溅落在光学表面上。 7、调整光学仪器时，要耐心细致，一边观察一边调整，动作要轻 慢，严禁盲目及粗鲁操作。 8、仪器用完后应放回箱内或加罩，防止灰尘玷污。 二、消视差 光学实验中经常要测量像的位置和大小，经验告诉我们，要测准物 体的大小，必须将量度标尺与被测物体紧贴在一起。如果标尺远离被测 物体，读数将随眼睛的位置不同而有所改变，难以测准，如图2所示。 可是在光学实验中被测物往往是一个看得见摸不着的像，怎样才能确定 标尺和待测像是紧贴在一起的呢？利用“视差”现象可以帮助我们解决 这个问题。为了认识“视差”现象，我们可做一个简单实验：双手各伸 出一只手指，并使一指在前，一指在后相隔一定距离，且两指平行。用 一只眼睛观察，当左右（或上下）晃动眼睛时（眼睛移动方向应与被观 察手指垂直)，就会发现两指间有相对移动，这种现象称为“视差”。而 且还会看到离眼近者，其移动方向与眼睛移动方向相反；离眼远者则与 眼晴移动方向相同。若将两指紧贴在一起，则无上述现象，即无“视差” 由此可以利用视差现象来判断待测像与标尺是否紧贴。若待测像和标尺 间有视差，说明它们没有紧贴在一起，则应该稍稍调节像或标尺位置， 并同时微微晃动眼睛观察，直到它们之间无视差后方可进行测量。在光 学实验中，“消视差”常常是测量前必不可少的操作步骤。 图2眼睛位置不同所得测量结果不同
2 严重的污痕或指印，应由实验室人员用丙酮或酒精清洗。所有镀膜面均 不能接触或擦拭。 6、防止唾液或其它溶液溅落在光学表面上。 7、调整光学仪器时，要耐心细致，一边观察一边调整，动作要轻、 慢，严禁盲目及粗鲁操作。 8、仪器用完后应放回箱内或加罩，防止灰尘玷污。 二、消视差 光学实验中经常要测量像的位置和大小，经验告诉我们，要测准物 体的大小，必须将量度标尺与被测物体紧贴在一起。如果标尺远离被测 物体，读数将随眼睛的位置不同而有所改变，难以测准，如图 2 所示。 可是在光学实验中被测物往往是一个看得见摸不着的像，怎样才能确定 标尺和待测像是紧贴在一起的呢？利用“视差”现象可以帮助我们解决 这个问题。为了认识“视差”现象，我们可做一个简单实验：双手各伸 出一只手指，并使一指在前，一指在后相隔一定距离，且两指平行。用 一只眼睛观察，当左右（或上下）晃动眼睛时（眼睛移动方向应与被观 察手指垂直），就会发现两指间有相对移动，这种现象称为“视差”。而 且还会看到离眼近者，其移动方向与眼睛移动方向相反；离眼远者则与 眼睛移动方向相同。若将两指紧贴在一起，则无上述现象，即无“视差”。 由此可以利用视差现象来判断待测像与标尺是否紧贴。若待测像和标尺 间有视差，说明它们没有紧贴在一起，则应该稍稍调节像或标尺位置， 并同时微微晃动眼睛观察，直到它们之间无视差后方可进行测量。在光 学实验中，“消视差”常常是测量前必不可少的操作步骤。 图 2 眼睛位置不同所得测量结果不同
三、共轴调节 光学实验中经常要用一个或多个透镜成像。为了获得质量好的像， 必须使各个透镜的主光轴重合（共轴），并使物体位于透镜的主光轴附近。 此外透镜成像公式中的物距、像距等都是沿主光轴计算长度的，为了测 量准确，必须使透镜的主光轴与带有刻度的标尺平行，因此要进行共轴 调节。具体调节方法如下： 1、粗调。将光源、物和透镜靠拢，调节它们的取向和高低左右位置， 凭眼睛观察，使它们的中心处在一条和标尺平行的直线上，使透镜的主 光轴与标尺平行，并且使物和成像平面与平台垂直。因调节效果与实验 者的经验有关，称为粗调。 2、细调。这一步骤要靠其他仪器或成像规律来判断和调节，不同的 装置可能有不同的具体调节方法，以物与单个凸透镜共轴的调节方法为 例。 使物体与单个凸透镜共轴实际上是指将物上某一点调到主光轴上。 首先要知道如何判断物上的点是否在透镜的主光轴上。根据凸透镜成像 规律即可判断。如图3所示，当物AB与像屏之间的距离b大于4f时， 将凸透镜光轴移到O,或O2位置都能在屏上成像，一次成大像AB,一次 成小像AB2。物点A位于光轴上，则两次像的A:和A2点都在光轴上而且 重合。物点B不在光轴上，则两次像的B,和B2一定都不在光轴上，而且 不重合。但是，小像的B2点总是比大像的B:点更接近光轴。 图3共轴调节的光路图 可见，若要将B点调到凸透镜光轴上，只需记住像屏上小像的B:点 位置（可用坐标纸作参照物），调节透镜（或物）的高低左右，使B,向B 3
3 三、共轴调节 光学实验中经常要用一个或多个透镜成像。为了获得质量好的像， 必须使各个透镜的主光轴重合（共轴），并使物体位于透镜的主光轴附近。 此外透镜成像公式中的物距、像距等都是沿主光轴计算长度的，为了测 量准确，必须使透镜的主光轴与带有刻度的标尺平行，因此要进行共轴 调节。具体调节方法如下： 1、粗调。将光源、物和透镜靠拢，调节它们的取向和高低左右位置， 凭眼睛观察，使它们的中心处在一条和标尺平行的直线上，使透镜的主 光轴与标尺平行，并且使物和成像平面与平台垂直。因调节效果与实验 者的经验有关，称为粗调。 2、细调。这一步骤要靠其他仪器或成像规律来判断和调节，不同的 装置可能有不同的具体调节方法，以物与单个凸透镜共轴的调节方法为 例。 使物体与单个凸透镜共轴实际上是指将物上某一点调到主光轴上。 首先要知道如何判断物上的点是否在透镜的主光轴上。根据凸透镜成像 规律即可判断。如图 3 所示，当物 AB 与像屏之间的距离 b 大于 4f 时， 将凸透镜光轴移到 O1 或 O2 位置都能在屏上成像，一次成大像 A1B1，一次 成小像 A2B2。物点 A 位于光轴上，则两次像的 A1和 A2 点都在光轴上而且 重合。物点 B 不在光轴上，则两次像的 B1 和 B2 一定都不在光轴上，而且 不重合。但是，小像的 B2 点总是比大像的 B1 点更接近光轴。 图 3 共轴调节的光路图 可见，若要将 B 点调到凸透镜光轴上，只需记住像屏上小像的 B2 点 位置（可用坐标纸作参照物），调节透镜（或物）的高低左右，使 B1 向 B2
靠拢。反复调节几次直到B,与B,重合，说明B点已调到透镜的主光轴上 了。 若要调多个透镜共轴，则应先将物上B点调到一个凸透镜的主光轴 上，然后，同样根据轴上物点的像总在轴上的原理，逐个增加待调透镜 调节它们使其与第一个透镜共轴
4 靠拢。反复调节几次直到 B1 与 B2 重合，说明 B 点已调到透镜的主光轴上 了。 若要调多个透镜共轴，则应先将物上 B 点调到一个凸透镜的主光轴 上，然后，同样根据轴上物点的像总在轴上的原理，逐个增加待调透镜， 调节它们使其与第一个透镜共轴
实验一用自准法测薄凸透镜焦距 一、实验目的 (1)掌握简单光路的分析和调整方法 (2)了解、学握自准法测凸透镜焦距的原理及方法 二、实验原理 当发光点（物）处在凸透镜的焦平面时，它发出的光线通过透镜后 将成为一束平行光。若用与主光轴垂直的平面镜将此平行光反射回去， 反射光再次通过透镜后仍会聚于透镜的焦平面上，会聚点将在发光点相 对于光轴的对称位置上。 三、实验仪器 1、带有毛玻璃的白炽灯光源$ 2、品字形物象屏P:SZ-14 3、凸透镜L:f=190mm(f=150mm 4、二维调整架：SZ-07(两个) 5、平面反射镜M 6、通用底座：SZ-04(三个) 7、二维底座：SZ-02 四、仪器实物图及原理图
5 实验一 用自准法测薄凸透镜焦距 一、实验目的 （1）掌握简单光路的分析和调整方法 （2）了解、掌握自准法测凸透镜焦距的原理及方法 二、实验原理 当发光点（物）处在凸透镜的焦平面时，它发出的光线通过透镜后 将成为一束平行光。若用与主光轴垂直的平面镜将此平行光反射回去， 反射光再次通过透镜后仍会聚于透镜的焦平面上，会聚点将在发光点相 对于光轴的对称位置上。 三、实验仪器 1、带有毛玻璃的白炽灯光源 S 2、品字形物象屏 P：SZ-14 3、凸透镜 L：f=190mm(f=150mm) 4、二维调整架：SZ-07（两个） 5、平面反射镜 M 6、通用底座：SZ-04（三个） 7、二维底座：SZ-02 四、仪器实物图及原理图