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第一章光学实验基础知识
光学是物理学中最古老的一门学科,也是当前学科领域中比较活跃的前沿阵地之一。它是经过长期的实践,在大量的实验基础上逐步发展和完善的。虽然它的理论成果、新型光学实验技术的内容十分丰富,但是经典的实验方法仍是现代物理实验最基本的内容。光学实验课的重点仍然是学习和掌握光学实验的基本知识、基本方法以及培养基本的实验技能,通过研究一些基本的光学现象,加深对经典光学理论的理解,提高对实验方法和技术的认识。
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●1.1光学实验基础知识1
光学实验中常用光源,光学仪器的正确使用与维护。
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●1.2光学实验基础知识2
光具座、测微目镜、读数显微镜的构造与调节
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●1.3光学实验基础知识3
分光计的结构、调整和读数
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第二章几何光学实验
光的传播是几何光学的基础,在这一章节中,我们主要研究和成像规律。在几何光学中,把组成物体的物点看作是几何点,把它所发出的光束看作是无数几何光线的集合,光线的方向代表的传播方向。在此假设下,根据光线的传播规律,在研究物体被或其他光学元件的过程,以及设计光学仪器的等方面都显得十分方便和实用。
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●2.1几何光学-测量薄透镜的焦距
学习透镜成像的基本规律,掌握测量透镜焦距的几种方法。
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●2.2测量薄透镜的焦距
实验室实测演示,如何在实验室完成薄透镜焦距的测量。
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●2.3几何光学-测量玻璃的折射率
掌握测量各种形状玻璃折射率的方法,会进行数据处理。
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●2.4望远镜和显微镜的使用(一)
复习透镜成像规律,熟悉显微镜和望远镜的构造及其放大原理;学会测定显微镜和望远镜放大率的方法;掌握显微镜的正确使用方法,学会利用显微镜测量微小长度;理解光学仪器分辨本领的物理意义,通过实验探究,自己设计显微镜和望远镜。
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●2.5望远镜和显微镜的使用(一)
复习透镜成像规律,熟悉显微镜和望远镜的构造及其放大原理;学会测定显微镜和望远镜放大率的方法;掌握显微镜的正确使用方法,学会利用显微镜测量微小长度;理解光学仪器分辨本领的物理意义,通过实验探究,自己设计显微镜和望远镜。
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●2.6用光学方法测量细丝直径
根据细丝的不同直径,提出适合的测量方案,测出所给细丝直径,测量结果须保留三位有效数字。写出用该方案测量细丝直径的实验报告,要求说明测量原理、使用装置和器件,给出测量数据及思考题的简明答案。
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●2.7光具组基点的测定
掌握测节器的构造及工作原理,加强对光具组基点的认识,学习测定光具组基点和焦距的方法。
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●2.8分光计的调整与使用棱镜角的测量
通过本实验掌握分光计的结构及其调节和使用方法;掌握棱镜角的测量方法。
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●2.9分光计的调整和使用测三棱镜的顶角
实验室实测演示
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●2.10最小偏向角法测棱镜的折射率
掌握分光计的结构、作用和工作原理;分光计的调节要求和调节方法; 在分光计上用最小偏向角法测定三棱镜的折射率。
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●2.11测量三棱镜玻璃的折射率
实验室实测演示
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●2.12掠入射法测透明介质的折射率
学习用掠入射法测量液体折射率的原理;掌握阿贝折射仪的结构和工作原理,学会使用该仪器测量液体的折射率。
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●2.13掠入射法测透明介质的折射率(二)
学习用掠入射法测量液体折射率的原理;掌握阿贝折射仪的结构和工作原理,学会使用该仪器测量液体的折射率。
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第三章光的干涉
我们从牛顿环干涉、空气劈尖、迈克尔逊干涉仪、双棱镜干涉这几个实验,体会光的干涉原理。
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●3.1牛顿环测平凸透镜的曲率半径
观察等厚干涉现象,了解干涉的应用;掌握用牛顿环仪测定平凸透镜曲率半径的原理和方法;学习读数显微镜的使用方法。
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●3.2用牛顿环测平凸透镜的曲率半径
实验室实测演示
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●3.3劈尖测薄片厚度
观察等厚干涉现象,掌握用劈尖法测量细丝直径或薄片厚度。学习读数显微镜的使用方法,掌握用逐差法处理实验数据。
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●3.4迈克尔逊干涉仪的调整与使用(一)
掌握迈克尔逊干涉仪的结构和干涉花样的形成原理;学会迈克尔逊干涉仪的调整和使用方法;观察等倾干涉条纹,测量He-Ne激光的波长。
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●3.5迈克尔逊干涉仪的调整与使用(二)
掌握迈克尔逊干涉仪的结构和干涉花样的形成原理;学会迈克尔逊干涉仪的调整和使用方法;观察等倾干涉条纹,测量He-Ne激光的波长。
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●3.6迈克尔逊干涉仪的调整与使用(三)
掌握迈克尔逊干涉仪的结构和干涉花样的形成原理;学会迈克尔逊干涉仪的调整和使用方法;观察等倾干涉条纹,测量He-Ne激光的波长。
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●3.7迈克尔干涉仪的调节和使用
实验室实测演示
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●3.8用双棱镜干涉测光波波长(一)
掌握同轴等高光路的调节方法;观察双棱镜产生的双光束干涉现象,理解产生干涉的条件。
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●3.9用双棱镜干涉测光波波长(二)
掌握同轴等高光路的调节方法;观察双棱镜产生的双光束干涉现象,理解产生干涉的条件。
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第四章光的衍射
光在传播过程中,遇到障碍物或小孔时,光将偏离直线传播的路径而绕到障碍物后面传播的现象,叫光的衍射。光的衍射和光的干涉一样证明了光具有波动性。
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●4.1光的衍射-单缝衍射(一)
观察单缝衍射现象,掌握单缝宽度对衍射条纹的影响;理解单缝衍射的基本原理。根据实验现象,分析对衍射条纹的影响因素。 通过数据处理,加深对误差传递过程的理解。
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●4.2光的衍射-单缝衍射(二)
观察单缝衍射现象,掌握单缝宽度对衍射条纹的影响;理解单缝衍射的基本原理。根据实验现象,分析对衍射条纹的影响因素。 通过数据处理,加深对误差传递过程的理解。
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●4.3单缝衍射
实验室实测演示
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●4.4单缝衍射光强分布研究(一)
学会SGS-3型衍射光强实验系统的调整和使用方法;观察单缝衍射现象,研究其光强分布,加深对衍射理论的理解;学会用光电元件,测量单缝衍射的相对光强分布;学会用衍射法测量狭缝的宽度,掌握分布规律。
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●4.5单缝衍射光强分布研究(二)
学会SGS-3型衍射光强实验系统的调整和使用方法;观察单缝衍射现象,研究其光强分布,加深对衍射理论的理解;学会用光电元件,测量单缝衍射的相对光强分布;学会用衍射法测量狭缝的宽度,掌握分布规律。
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●4.6用透射光栅测定光波的波长
用透射光栅测定光栅常数、光波波长和光栅角色散;加深对光栅分光原理的理解;进一步熟悉分光计的使用方法。
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●4.7透射光栅的衍射
实验室实测演示
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第五章扩展实验
这是扩展性实验,作为选做内容,参与预约实验项目。
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●5.1光的偏振
观察光的偏振现象,掌握产生与检验偏振光的条件和方法;测量布儒斯特角;验证马吕斯定律。
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●5.2光电效应测普朗克常数(一)
加深对光电效应基本规律和对光的量子性的理解,测出光电管的伏安特性曲线,验证爱因斯坦光电方程,求出普朗克常数。
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●5.3光电效应测普朗克常数(二)
加深对光电效应基本规律和对光的量子性的理解。 测出光电管的伏安特性曲线,验证爱因斯坦光电方程,求出普朗克常数。
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●5.4用小型棱镜摄谱仪测光波的波长
掌握摄谱仪的结构、原理和使用方法,学习小型摄谱仪的定标方法。观察物质的发射光谱,测定氢原子光谱线的波长,验证原子光谱的规律性,测定氢原子光谱的里德堡常数。学习物理量的比较测量方法。
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●5.5光敏电阻特性实验
掌握光敏电阻的工作原理。掌握使用GMD型光敏电阻特性实验仪测定光敏电阻伏安特性。能从实验曲线中获取物理特性的方法。