光学综合仪的教学实践课件.ppt

1、王荣，康智慧，姜云，高锦岳王荣，康智慧，姜云，高锦岳光学综合仪是一种光学综合仪是一种组装式组装式的综合型、研究型光学实验系统。的综合型、研究型光学实验系统。编排了编排了光学基本实验、综合设计性实验光学基本实验、综合设计性实验和和研究性实验研究性实验的的1010个题目的实验。个题目的实验。（5 5）光的偏振现象及其应用实验光的偏振现象及其应用实验 （1 1）干涉、衍射实验（圆孔衍射、单缝衍射、干涉、衍射实验（圆孔衍射、单缝衍射、双缝干涉及双缝干涉及衍射光栅）衍射光栅）（2 2）迈克耳孙干涉仪及其应用实验迈克耳孙干涉仪及其应用实验 （3 3）法布里法布里-珀罗干涉仪及其应用实验珀罗干涉仪及其应用实

2、验（4 4）比较三种分光器件的分光特性及其光谱分辨本领比较三种分光器件的分光特性及其光谱分辨本领。（1 1）了解并组装了解并组装Mach-ZehnderMach-Zehnder干涉仪，观测折射率随气体压强、浓度干涉仪，观测折射率随气体压强、浓度 的变化规律。的变化规律。（2 2）组装迈克耳孙干涉仪并测量物体往返运动的频率、瞬时速度等组装迈克耳孙干涉仪并测量物体往返运动的频率、瞬时速度等 物理量物理量（1 1）利用法布里）利用法布里-珀罗扫描标准具对光的调制作用进行激光通信。珀罗扫描标准具对光的调制作用进行激光通信。（2 2）晶体的电光效应和电光调制。晶体的电光效应和电光调制。（3 3）用法布里

3、）用法布里-珀罗标准具观测半导体激光器的模式结构，研究外腔珀罗标准具观测半导体激光器的模式结构，研究外腔 反馈对激光器模式影响。反馈对激光器模式影响。1 1 通过实验内容的重新调整和组合，加深了学生对光学基本现象、通过实验内容的重新调整和组合，加深了学生对光学基本现象、规律的理解，同时，对物理光学的基本理论有了更全面、更深入的认规律的理解，同时，对物理光学的基本理论有了更全面、更深入的认识和理解。识和理解。2 2 将基础实验与应用结合起来，同时引入现代科研的手段，增加了将基础实验与应用结合起来，同时引入现代科研的手段，增加了实验的直观性和趣味性，增强了学生将基本理论用于解决实际问题的实验的直观

4、性和趣味性，增强了学生将基本理论用于解决实际问题的意识，提高了学生综合思维能力和综合应用知识的能力。意识，提高了学生综合思维能力和综合应用知识的能力。3 3 自组装的结构特点，为学生提供了充分发挥个性的平台，学生能自组装的结构特点，为学生提供了充分发挥个性的平台，学生能够通过自主设计、按照自己的意愿组建实验光路；有利于培养学生的够通过自主设计、按照自己的意愿组建实验光路；有利于培养学生的开拓精神和创新能力。开拓精神和创新能力。4 4 科研性实验的开设，为学生提供了进行科学研究的良好机会，使科研性实验的开设，为学生提供了进行科学研究的良好机会，使学生在科研方法、技能等方面得到学生在科研方法、技能

5、等方面得到了了良好的训练良好的训练。(1)(1)观察双缝干涉、单缝衍射、圆孔衍射条纹，并分析观察双缝干涉、单缝衍射、圆孔衍射条纹，并分析 其特点和物理机制其特点和物理机制双缝干涉双缝干涉 单缝衍射单缝衍射 圆孔衍射圆孔衍射用实验数据与理论曲线拟合的方法确定实验参数用实验数据与理论曲线拟合的方法确定实验参数双缝干涉实验与理论拟合双缝干涉实验与理论拟合22022sin()sin(2)IIsinxl0ab220 xaxl220 xbxl其中：(2)(2)迈克耳孙干涉仪的调整和使用，分析双光束干涉迈克耳孙干涉仪的调整和使用，分析双光束干涉 的的特点和物理机制特点和物理机制光学元件组装示意图光学元件组装

6、示意图等倾干涉等倾干涉等厚干涉等厚干涉MichelsonMichelson干涉仪实验与理论拟合干涉仪实验与理论拟合d0221 cos(2)llIIxdHe-Nexl用实验数据与理论曲线拟合的方法确定实验参数用实验数据与理论曲线拟合的方法确定实验参数(3)3)法布里泊罗干涉仪的调整和使用，分析多光束干涉法布里泊罗干涉仪的调整和使用，分析多光束干涉 的特点和物理机制的特点和物理机制光学元件组装示意图光学元件组装示意图F-P干涉条纹干涉条纹 双纵模双纵模F-P干涉条纹干涉条纹 单纵模单纵模用实验数据与理论曲线拟合的方法确定实验参数用实验数据与理论曲线拟合的方法确定实验参数F-P F-P 干涉仪实验与

7、理论拟合干涉仪实验与理论拟合0224 sin(2)1(1)TIIRR24cosLhni光源hi其中：其中：几种分光器件的光谱分辨本领比较几种分光器件的光谱分辨本领比较棱镜棱镜(汞灯光谱汞灯光谱)光栅分光光栅分光(汞灯光谱汞灯光谱)F-P标准具标准具(He-Ne纵模间隔纵模间隔)579.07nm 576.96nm 546.07nm6000.0008vMHznm 546nm578nm(5)(5)偏振光的产生与鉴别以及椭圆偏振光的形状确定偏振光的产生与鉴别以及椭圆偏振光的形状确定02ICeo1P起偏器起偏器0I线偏光线偏光2P椭圆椭圆偏光偏光检偏器检偏器数据采集数据采集22sincoscosoeAA

8、AAIAMNeAocOAMNMach-ZehnderMach-Zehnder干涉仪及其应用干涉仪及其应用测量空气折射率随压强的变化：测量空气折射率随压强的变化：A A：待测气体样品池，：待测气体样品池，B B：压力测量用的：压力测量用的U U型管，型管，C C：压力改变装置。：压力改变装置。实验得到的干涉条纹实验得到的干涉条纹使用迈克耳逊干涉仪测量瞬时速度使用迈克耳逊干涉仪测量瞬时速度He-NexlV使用迈克耳逊干涉仪测量瞬时速度使用迈克耳逊干涉仪测量瞬时速度由前面的实验数据，计算各个时间段的瞬时数度，由前面的实验数据，计算各个时间段的瞬时数度，并作出速度变化曲线并作出速度变化曲线SVtt根据

9、实验数据可根据实验数据可以得到以得到S为一个波长为一个波长=632.8nm用用F-PF-P扫描标准具分析扫描标准具分析He-NeHe-Ne激光的纵模结构激光的纵模结构光电接收器光电接收器He-Ne扫描标准具扫描标准具电压扫电压扫描信号描信号数据采集数据采集计算机计算机F-PF-P扫描标准具结构示意图扫描标准具结构示意图He-NeHe-Ne激光双纵模结构激光双纵模结构 He-NeHe-Ne激光单纵模结构激光单纵模结构 氦氖激光器氦氖激光器扫描标准具扫描标准具光电接收器光电接收器计算机计算机 音乐信号音乐信号扬声器扬声器ItF-PF-P可透射波长可透射波长激光波长激光波长利用法布里利用法布里-珀罗扫描标准具对光的调制作用进行激光通信珀罗扫描标准具对光的调制作用进行激光通信电光效应和电光调制电光效应和电光调制不同偏压、不同光强下的调制输出不同偏压、不同光强下的调制输出1P起偏器起偏器2P检偏器检偏器数据采集数据采集2()4211()2msmsIVTSinSintIVVSinSintV出入电光晶体电光晶体偏压偏压