2023年光学实验报告.doc

建筑物理——光学实验报告实验一：材料的光反射比、透射比测量实验二：采光系数测量实验三：室内照明实测实验小组成员：指导老师：日期：2013年12月3日星期二实验一、材料的光反射比和光透射比测量一、 实验目的与要求室内表面的反射性能和采光口中窗玻璃的透光性能都会直接或间接的影响室内光环境的好坏，因此，在试验现场采光实测时，有必要对室内各表面材料的光反射比，采光口中透光材料的过透射比进行实测通过实验，了解材料的光学性质，对光反射比、透射比有一巨象的数值概念，掌握测量方法和注意事项二、 实验原理和试验方法（一）、光反射比的实验原理、测量内容和测量方法光反射比测量方法分为直接测量方法和间接测量法，直接测量法是指用样板比较和光反射比仪直接得出光反射比；间接法是通过被测表面的照度和亮度得出漫反射面的光反射比下面是间接测量法1. 实验原理（1） 用照度计测量：根据光反射比的定义：光反射比p是投射到某一材料表面反射出来的光通量与被该光源的光通量的比值，即：p=φp/φ因为测量时将使用同一照度计，其受光面积相等，且，所以对于定向反射的表面，我们可以用上述代入式，整理后得：p=ep/e对于均匀扩散材料也可以近似的用上述式。

可知只要测出材料表面入射光照度e和材料反射光照度ep，即可计算出其反射比 （2） 用照度计和亮度计测量用照度计和亮度计分别测量被测表面的照度e和亮度l后按下式计算p=πl/e式中：l---被测表面的亮度，cd/m2； e—被测表面的照度，lx 2.测量内容要求测量室内桌面、墙面、墙裙、黑板、地面的光反射比每种材料面随机取3个点测量3次，然后取其平均值3.测量方法①将照度计电源（power）开关拨至“on”，检查电池，如果仪器显示窗出现“batt”字样，则需要换电池；②将光接收器盖取下，将其光敏表面放在待测处，再将量程（range）开关拨至适当位置，例如，拨在×1挡，测量的仪器显示值乘以量程因子即为测量结果另有一种自动量程照度计，数字显示中的小数点随照度的大小不同而自动移位，只需将所显示的数字乘以量程因子即为测量结果（单位：lx）有的照度计为自动量程，直接读取照度计数字即为测量结果③在稳定光源下，将光接收器背面紧贴被测表面，测其入射照度e；然后将光接收器感光面对准被测表面的同一位置，逐渐平移光接收器平行离开测点，照度值逐渐增大并趋于稳定（约300mm左右），读取反射照度值ep，即可计算出光反射比ρ；④测量时尽量缩短入射照度和反光照度间的时间间隔，并尽可能的保持周围光环境的一致性。

测量人尽量穿深色衣服二）、光透射比的实验原理、测量内容和测量方法 1.实验原理根据光透射比的定义：光透射比是透过某一透光材料的光通量与透过该光源的光通量的比值，即：r = φr /φ 与测量光反射比的道理相同，上述式同样可以变化为： r =er /e用照度计测量透光材料的透射光照度和同一轴线上入射光照度便可计算出盖材料的光透射比r 2. 实验内容：测量教室内光玻璃透射比，随机的取3点，共测量三次，然后取平均值 3. 试验方法①将照度计电源（power）开关拨至“on”，检查电池，如果仪器显示窗出现“batt”字样，则需要换电池②将光接收器盖取下，将其光敏表面放在待测处，再将量程（range）开关拨至适当位置③选择无直射阳光照射窗口，如北向窗口，将照度计的光接收器的感光面对准窗外紧贴透光材料两侧同一轴线上，分别测出ｅi和ｅr，则利用公式 r =er /e 便可计算出光透射比图2 用照度计测定材料表面反射系数 图3 用照度计测定材料的透光系数三、 数据记录与整理实验测量地点：华中科技大学西十二教学楼s111教室 测量数据如下：1. 光反射比测量记录表读数\测点1ep e p pˉ1368 1104 0.33 地面2. 369 1133 0.33 0.32 3369 11680.31读数\测点3. ep e p pˉ1123 397 0.31 地面4. 114 420 0.27 0.29 3120 4140.29读数\测点1. ep e p pˉ1104 239 0.43 黑板2. 107 258 0.41 0.44 3129 2590.49读数\测点3. ep e p pˉ1161 282 0.57 黑板4. 129 288 0.45 0.49 3127 2750.46读数\测点1. ep e p pˉ1134.8 160.4 0.84 墙面2. 139.2 157.2 0.88 0.84 3132.3 163.20.81读数\测点3. ep e p pˉ1200 307 0.65 墙面4. 184 281 0.65 0.66 3186 2720.68读数\测点1. ep e p pˉ1111 279 0.40 桌面2. 103 281 0.37 0.37 397 2850.34读数\测点3. ep e p pˉ1261 720 0.36 桌面4. 278 734 0.38 0.37 32637390.36注：表中是同一测点三次测量后计算的值的平均值。

2ep e p 50.8 153.5 0.33 53.9 159.1 0.34 53.9 157 0.342ep e p 140 334 0.42 157 318 0.49 151 326 0.462ep e p 150 167.5 0.89 160.6 175.5 0.91 162.4 183.2 0.882ep e p 1 140 395 2 136 387 3135382pˉ0.34 pˉ 0.46 pˉ 0.89 pˉ 0.355. 光透射比测量记录表读数\测点1ep 364 405 413 ep 238 237e 461 453 4556. e 289 287p 0.82 0.83pˉ 0.83p 0.79 0.89 0.91pˉ 0.86ep 465 457 467e 544 532 5347. p 0.85 0.86 0.87pˉ 0.86玻璃读数\测点1. 2玻璃3235 284 0.83 篇二：光学基础实验报告光学基础实验报告实验1：自组望远镜和显微镜一、实验目的1. 了解透镜成像规律，掌握望远镜系统的成像原理。

2. 根据几何光学原理、透镜成像规律和试验参数要求，设计望远镜的光路，提出光学元件的选用方案，并通过光路调整，达到望远镜的实验要求，从而掌握望远镜技术二、实验原理1. 望远镜的结构和成像原理望远镜由物镜l1和目镜l2组成目镜将无穷远物体发出光会聚于像方焦平面成一倒立实像，实像同时位于目镜的物方焦平面内侧，经过目镜放大实像通过调节物镜和目镜相对位置，使中间实像落在目镜目镜物方焦面上另在目镜物焦方面附有叉丝或标尺分化格 物像位置要求：首先调节目镜至能清晰看到叉丝，后调整目镜筒与物镜间距离即对被观察物调焦望远镜成像视角放大率要求：定义视角放大率m为眼睛通过仪器观察物像对人眼张角ω’的tan?正切与眼睛直接观察物体时物体对眼睛的张角ω的正切之比m=tan?要求m>12. 望远镜主要有两种情况：一种是具有正光焦度目镜，即目镜l2是会聚透镜的系统，称为开普勒望远镜；另一种是具有负光焦度目镜，即目镜l2是发散透镜的系统，称为伽利略望远镜f1tan?对于开普勒望远镜，有m=tan?=-f2公式中的负号表示开普勒望远镜成倒像若要使m的绝对值大于1，应有f1>f2对于伽利略望远镜，视角放大率为正值，成正像。

d此外，由于光的衍射效应，制造望远镜时，还必须满足：m=d式中d为物镜的孔径，d为目镜的孔径，否则视角虽放大，但不能分辨物体的细节三、思考题1. 根据透镜成像规律，怎样用最简单方法区别凹透镜和凸透镜？ 答：（1）将这个透镜靠近被观察物，如果物的像被放大的，说明该透镜为凸透镜； （2）将这个透镜放在阳光下或灯光下适当移动，如果出现小光斑的，说明该透镜为凸透镜．2. 望远镜和显微镜有哪些相同之处？从用途、结构、视角放大率以及调焦等几个方面比较它们的相异之处答：望远镜与显微镜都是视角放大仪器,都由物镜,目镜组成望远镜用于观察远处物体,用大口径,长焦距的透镜做物镜,调焦时调节物镜与目镜的距离；显微镜用于观察细微物体,用短焦距的透镜做物镜,镜筒长度固定,调焦时调节物镜与物体之间的距离3. 试说明伽利略望远镜成像原理，并画出光路图伽利略望远镜成像原理：光线经过物镜折射所成的实像在目镜的后方（靠近人目的后方）焦点上，这像对目镜是一个虚像，因此经它折射后成一放大的正立虚像伽利略望远镜的放大率等于物镜焦距与目镜焦距的比值其优点是镜筒短而能成正像4. 望远镜实验中，将3米远的标尺看作无穷远的物体，从而计算望远镜的实验放大率，这种估算方法引起的误差有多大？如果需要对该放大率进行修正，应如何做？标尺放在有限距离s远处时，望远镜放大率可做如下修正：当s＞100时，修正量题中s=3m实验2 薄透镜焦距测定一、实验原理1、凸透镜焦距的测定（1）粗略估计法：以太阳光或较远的灯光为光源，用凸透镜将其发出的光线聚成一光点（或像),此时，s??，s?f，即该点（或像）可认为是焦点，而光点到透镜中心的距离，即为凸透镜的焦距，由于这种方法误差很大，大都用在实验前作粗略估计。

2）利用物距像距法求焦距：当透镜的厚度远比其焦距小的多时，这种透镜称ff??1为薄透镜 在 近轴光线的条件下，薄透镜成像的规律可表示为：ssf??f?sss?s当将薄透镜置于空气中时，则焦距（3）自准直法：如图2.2所示，在待测透镜l的一侧放置被光源照明的物屏，在另一侧放一平面反射镜，移动透镜（或物屏），当物屏正好位于凸透镜之前的焦平面时，物屏上任一点发出的光线经透镜折射后，将变为平行光线，然后被平面反射镜反射回来再经透镜折射后，仍会聚在它的焦平面上，即原物屏平面上，形成一个与原物大小相等方向相反的倒立实像此时物屏到透镜之间的距离就是待测透镜的焦距，即f?s（4）共轭法：；取物屏像屏之间的距离大于4倍焦距，且保持不变，沿光轴方向移动透镜，则必能在像屏上观察到二次成像如图2.3所示，设物距为s1时，得放大的倒立实像;物距为s2时，得缩小的倒立实像，透镜两次成像之间的相移为d,根据透镜成像公式，将?1???2??(d?d)/2?1???2??(d?d)/2d2?d2f?4d 代入得可见，只要在光具座上确定物屏、像屏以及透镜二次成像时其滑座边缘所在位置，就可比较准确的求出焦距 2.凹透镜焦距的测定（1)视差法：在物和凹透镜之间置一有刻痕的透明玻璃片，当透明玻璃片上的刻痕和虚像无视差时，透明玻璃片的位置就是虚像的位置。

2)辅助透镜成像法：如图2.6所示，先使物发出的光线经凸透镜l1后形成一大小。