近代光學(xué)實驗總結(jié)

近代光學(xué)實驗心得我們一小組，在石巖老師的帶領(lǐng)下，總算將光學(xué)實驗順利的完成了。掐指一算，也有那么好幾周，大家都在認(rèn)真地做完了書上的十四個實驗。在做得過程中，大家不僅加深了對光學(xué)的理解，而且也學(xué)會了把課堂上的理論課與實踐結(jié)合的方法，讓我們懂得了理論課堂中的非常拗口的問題，因此，對我們的意義也是很大。我們小組一共六個人，我、賈博、慰賓鵑、李姝妹、黎晴英、譚麗玉。在一開始做實驗，大家都做得很生疏，不是那么順手。實驗一，光學(xué)實驗儀器、光路調(diào)整與技巧，初調(diào)時沒有什么問題，但是對細(xì)調(diào)這步，我們就出現(xiàn)了很大的問題，其一，經(jīng)過擴(kuò)束鏡，我們的光線無法使之聚焦，，其二，光線度不均勻，在調(diào)整過程中，隨著遠(yuǎn)近距離的不同，其光強(qiáng)度總在不停的變化。最后，經(jīng)過大家重復(fù)幾次的努力，我們終于調(diào)出來了，按照書上的方法，我們能夠調(diào)出了離焦、傾斜時的干涉圖，還有初級球差、初級慧差、初級像散等現(xiàn)象。衍射屏在實驗二菲涅耳衍射與針孔濾波實驗中，其重點是搞清其原理，其原理圖如下。衍射屏觀察屏圖1圖1菲涅耳衍射實驗示意圖S——點光源a一小孔的直徑要求小孔的直徑a小于點光源的波長。點光源經(jīng)過小孔發(fā)生了菲涅耳衍射現(xiàn)象，通過觀察觀察屏上的衍射條紋的現(xiàn)象，就可以驗證菲涅耳衍射現(xiàn)象的產(chǎn)生。實驗三夫瑯和費衍射。在做完了菲涅耳衍射實驗后，緊接著做得就是夫瑯和費衍射實驗。夫瑯和費衍射是光源和觀察屏距離衍射屏都相當(dāng)于無限遠(yuǎn)情況的衍射，而菲涅耳衍射是觀察屏距離衍射屏不是太

遠(yuǎn)時觀測到的衍射現(xiàn)象。因此兩者還是有差別的。其基本原理如下:圖2夫瑯和費衍射實驗示意圖如圖2所示，由于實驗中觀察屏無法做到放在無限遠(yuǎn)處，因此只要示觀察屏距狹縫盡量遠(yuǎn)就夠了。即只要根據(jù)近似條件，觀察屏相對而言足夠遠(yuǎn)，便是夫瑯和費衍射。圓孔屏的夫瑯和費衍射花樣的中心為一亮的圓斑，稱為愛里斑，其周圍環(huán)繞著一些明暗相間的圓環(huán)，其亮環(huán)的亮度與愛里斑相比要低很多。這個實驗，難點之處，就在于在光路中加入擴(kuò)束、準(zhǔn)直鏡后的調(diào)節(jié)。為使激光擴(kuò)束并且準(zhǔn)直后照到單縫上，需要調(diào)節(jié)光路。在艱難的調(diào)節(jié)過程中，盡管大家失敗了多次，最后還是調(diào)節(jié)出來了，并完成了夫瑯和費衍射現(xiàn)象的的圖像。實驗五馬赫曾德干涉儀實驗，了解一下馬赫曾德干涉儀。通過馬赫一一曾德干涉儀光路的拼搭和調(diào)節(jié)，掌握光路調(diào)控的基本方法；通過觀察雙光束干涉現(xiàn)象，進(jìn)一步理解雙光束干涉的基本原理；通過觀察防震臺穩(wěn)定性對干涉條紋的影響，了解防震臺的防震性能，理解信息光學(xué)實驗對實驗條件的要求；進(jìn)一步了解“相干長度”的概念并通過實驗考察激光光源的相干長度。馬赫一一曾德干涉儀，使用分振幅法產(chǎn)生雙光束以實驗干涉的儀器。其光路圖如下：圖3 馬赫一一曾德干涉儀光路圖光路主要由兩塊分束器及兩塊平面反射鏡組成。四個反射鏡互相接近平行，中心光路構(gòu)成一個平行四邊形。從激光器射出的波長為R的激光束經(jīng)擴(kuò)束準(zhǔn)直后形成一束寬度合適的平行光。這束平行光射入半反半透鏡I之后分為兩束，反射光由全反射I反射后達(dá)到II透射出去，這是第I束光。另一束光由半反射透鏡II后方兩束光重合區(qū)域上放上屏幕。若I、II兩束光嚴(yán)格平行，則在屏幕上不產(chǎn)生干涉條紋，若兩束光有一個交角，則在屏幕上將出現(xiàn)干涉條紋，兩束光交角越大，則干涉條紋越密。實驗六實時聯(lián)合傅里葉相關(guān)圖像識別做完了馬赫一一曾德實驗后，實時聯(lián)合傅里葉相關(guān)圖像識別就迎難而上了。在做該實驗現(xiàn)象前，必先學(xué)會馬赫一一曾德干涉系統(tǒng)的搭建和調(diào)試。其實驗原理如下：聯(lián)合傅里葉變換功率譜的記錄。聯(lián)合傅里葉變換相關(guān)器JTC。該步可以分成兩個步驟：第一步是，用平方記錄介質(zhì)（或器件）記錄聯(lián)合變換的功率譜。聯(lián)合傅里葉變換功率譜的相關(guān)讀出第二步，是聯(lián)合變換功率譜的相關(guān)讀出。用傅里葉變換透鏡對聯(lián)合變換功率譜進(jìn)行傅里葉變換。相關(guān)器的實時化聯(lián)合變換譜的記錄和相關(guān)讀出之間，有一個重要中介過程，即用平方律介質(zhì)或器件將聯(lián)合變換的復(fù)振幅譜轉(zhuǎn)換成功率譜。根據(jù)上述實驗原理，完成相應(yīng)的實驗步驟，最后可以得到正確的結(jié)果。實驗十一 全息照相全息照相技術(shù)是60年代發(fā)展起來的一門立體攝影和波前再現(xiàn)的新技術(shù)，它在攝影藝術(shù)、精密計量、無損檢測、信息處理、遙感圖像分析，生物醫(yī)學(xué)和國防科研中具有廣泛的應(yīng)用。2、全息照相與普通照相的區(qū)別IJ全息照相普通照相原理不、同物理光學(xué)原理幾何光學(xué)原理記錄方法不同記錄的是物光與參考光相干涉的干涉條紋，同時記錄了物光的光強(qiáng)和位相信息透鏡成像在焦面上，只記錄下物光的光強(qiáng)信息成像性質(zhì)不同立體像平面像再現(xiàn)方法不同用衍射方法再現(xiàn)直接成像在感光面上，沖洗后即能看到像實驗?zāi)康模簩W(xué)習(xí)全息照相的拍攝方法和觀察要領(lǐng)；通過對靜物全息的攝制與觀察，了解全息照片的主要特點。實驗原理略全息照相系統(tǒng)的要求（1） 要有足夠穩(wěn)定的系統(tǒng)因為全息底板上記錄的干涉條紋間距很小，如果全息底片在曝光過程中條紋移動超過半個條紋的寬度，就不能形成全息圖；條紋移動小于半個條紋寬度，全息圖像雖然可以形成，但清晰度會受到影響。物光與參考光夾角份越大，條紋的間距就越小，曝光過程中所受到的限制也就越大。可搭一個邁克爾遜干涉儀光路，如獲得穩(wěn)定的干涉條紋，說明工作臺已處于穩(wěn)定的可拍攝全息照片的狀態(tài)。（2） 要有好的相干光源。（3）參考光與物光光強(qiáng)之比通常以4:1到10:1為宜。5、 光路布置要求（1）搭邁克爾遜干涉儀光路，檢查系統(tǒng)穩(wěn)定性；（2） 調(diào)節(jié)各光學(xué)元件，使光束等高；（3） 按圖30-6布置光路（開始時不要加擴(kuò)束鏡），使物光與參考光成30~45度角度。（4） 保證物光與參考光之間的光程差為零，注意量光程時是從分束鏡算起的。（5） 加入擴(kuò)束鏡，使光均勻照射底片和物體；反復(fù)幾次，直至滿意為止。6、 拍攝全息照片（1） 檢查暴光定時器，設(shè)置曝光時間（20秒左右）；（2） 準(zhǔn)備好夾子，注意裝全息片時，干板的藥膜面朝向反射（硬幣、金屬物）物體；（3） 按要求統(tǒng)一曝光，沖洗底片，吹干；（4） 觀察全息照片。在參考光下觀察三維立體虛像，用細(xì)激光束直接照射全息片，觀察實像。仔細(xì)觀察實像分析一下與實際物體有沒有區(qū)別。7、 注意事項：整個實驗要求光路設(shè)置合理，操作過程中要報持安靜、聽從教師指揮。曝光時間選擇合適，并進(jìn)行正確的沖洗操作。實驗總結(jié)由上面幾個實驗，可以看出來，光學(xué)實驗說難也不難，說易也不易。若說難的話，主要在于實驗中的精度要求比較高，從而使得調(diào)節(jié)光路的難度就非常高。我們六人，從一開始，就對光路的調(diào)節(jié)就感到非常為難，后面的大部分時間都是花在實驗的調(diào)節(jié)上。但是其實原理是相當(dāng)簡單的，利用我們所學(xué)過的知識，還能大體上知道，實驗是什么樣的一個原理。通過做實驗的過程中，大家有些較大的收獲，感到非常滿意。但有些失敗提供了我們一些經(jīng)驗。其一：在做實驗的過程中，事先預(yù)習(xí)好實驗，做到心中有數(shù)，這樣做起實驗來，就不會感到無從下手。我們六人，就是因為，沒有好好預(yù)習(xí)實驗，才導(dǎo)致每堂實驗，都無從下手，甚至落后于別人。其二：做實驗要仔細(xì)，隨便一個實驗，都需要仔細(xì)的調(diào)節(jié)和觀察，絕不能粗心大意。在這方面，我們做得不是太好。比如說夫瑯和費實驗，調(diào)了很久很久，結(jié)果就在那一