光学实验 课程教学大纲
14页1、 光学实验 课程教学大纲一、课程说明(一)课程名称、所属专业、课程性质、学分;课程名称:普通物理光学实验所属专业:物理学、原子核物理等课程性质:必修学 分:4(二)课程简介、目标与任务;光学实验是普通物理实验的最后一个阶段。经过前面两个学期的实验训练(力热实验、电磁学实验),对物理实验的基本原理、方法和手段有了初步的了解以后,本课程期对光学的主要原理、现象、应用以及基本的光学实验思想、方法和仪器等有一定程度的了解,并在此基础上,综合引申提高,为进一步的理论学习、实验训练和科学研究打下坚实的基础。(三)先修课程要求,与先修课与后续相关课程之间的逻辑关系和内容衔接;原则上选修该实验课程的同学应已经按要求修完物理专业光学课程以及普通物理力学实验、普通物理电磁学实验并取得相应学分。对实验的数据处理,一般的实验方法、原理及仪器有相当程度的掌握。(四)教材与主要参考书。教 材:李健等,基础物理实验,兰州:兰州大学出版社,2012.主要参考书:杨葭荪译,光学原理,北京:科学出版社,1978. 钟锡华,现代光学基础,北京:北京大学出版社,2003. 吕斯骅,段家忯,基础物理实验,北京:北京大学出版社,
2、2002. 朱鹤年,新概念物理测量引论,北京:高等教育出版社,2007.二、课程内容与安排(一)教学方法与学时分配实验课程,讲授与实验操作相接结合,根据学时要求安排若干必修实验题目和选修题目。必修每个实验4学时,选修实验学时视具体内容而定,一般不低于每个实验4学时。(二)内容及基本要求绪论课:光学实验基础知识实验 一:薄透镜主焦距的测定 【实验目的】: 1、掌握薄透镜焦距测定的基本原理和方法,学会在光具座上的各光学元件的共轴调节; 2、掌握透镜的成像性质; 3、了解视差在光学实验中的应用。 【仪器用具】:光学导轨、光具座、白光光源(含滤光片及毛玻璃)、光屏、平面镜、被测透镜等。 【教学要求】:透镜成像规律,自准原理,共轴调节,判断误差、系统误差及其消除;像缺,伪像,视差法及其应用。 【实验内容】: 1、两次成像法调节光具座上各光学元件共轴; 2、自准法、位移法测量正透镜的焦距; 3、视差法、组合法测量负透镜的焦距; 4、成像规律研究。实验 二:分光计的调节与使用 【实验目的】: 1、了解分光计的结构和各部件的使用; 2、掌握分光计的调节要求和调节方法; 3、学会用分光计测量角度。 【仪
3、器用具】:分光计(含平面镜)、钠光灯、三棱镜等。 【教学要求】:光谱仪器的基本结构、分光计的基本组成,分光计的调节要求及其调节原理,视度、聚焦、自准、共轴、视差法等光学实验基本调节方法在分光计调节中的应用,渐近法、降维调节,角度测量方法,投影误差、偏心差及其消除方法。 【实验内容】: 1、用渐近法调节分光计; 2、自准法测量三棱镜的顶角; 3、反射法测量三棱镜的顶角。实验 三:用分光计测量物质的折射率 【实验目的】: 1、学会用最小偏向角法和折射极限法测量物质的折射率; 2、进一步熟练分光计的调节和使用。 【仪器用具】:分光计(含平面镜)、钠光灯、三棱镜、毛玻璃、滴瓶等。 【教学要求】:最小偏向角法,折射极限法,常用折射计的结构及原理。 【实验内容】: 1、用最小偏向角法测量三棱镜折射率; 2、用折射极限法测量三棱镜的折射率; 3、用折射极限法测量蒸馏水的折射率。实验 四:牛顿环 【实验目的】: 1、掌握用牛顿环测定透镜曲率半径的方法; 2、通过实验加深对等厚干涉原理的理解; 【仪器用具】:读数显微镜、钠光灯、牛顿环仪、计算机自动采集系统。 【教学要求】:等厚干涉、牛顿环及其特点、光学
4、检测、半波损、逐差法、读数显微镜的使用、回程差、实验中各种误差来源及消除(减小)方法。 【实验内容】: 1、通过测量牛顿环直径计算透镜曲率半径; 2、透镜凸面偏离球面的检测。实验 五:迈克尔逊干涉仪(一)【实验目的】: 1、了解迈克尔逊干涉仪的结构并掌握其调节方法; 2、观察非定域干涉条纹,测定He-Ne激光波长; 3、观察等倾干涉条纹; 4、观察Na光条纹可见度变化规律,测量Na光D双线波长差。【仪器用具】:迈克尔逊干涉仪、光学导轨及光具座、短焦距透镜、毛玻璃屏、升降台、钠光灯等。【教学要求】:迈克尔逊干涉仪结构及基本调节方法,等倾干涉,波长及光谱精细结构测量方法。 【实验内容】:1、调出并观察非定域干涉条纹;2、测定He-Ne激光波长;3、调出等倾干涉条纹观察条纹随光程差的变化规律;4、测量Na光双线波长差。实验 六:迈克尔逊干涉仪(二)【实验目的】:1、观察等厚干涉条纹、白光干涉条纹;2、学会利用M-干涉仪测定透明物体厚度和气体折射率;3、加深对相干长度和相干时间概念的理解。【仪器用具】:迈克尔逊干涉仪、光学导轨及光具座、短焦距透镜、毛玻璃屏、升降台、白炽灯、钠光灯、盖玻片、气室
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