《光学三题》题解

1.我们以拍摄的是远方点物来进行讨论。当针孔直径x远大于波长　时,衍射效应很小,由几何光学里的直线传播定律,使底片上有一个不小的、直径为x的影盘;当x很小时,衍射剧烈,使底片上的衍射影盘直径为这也是一个不小的数字。 为使影盘的直径y最小,我们有(见图一):令,即得所以当针孔直径为x=时,能得到最小的影盘,即最清晰。 底片上的曝光量E正比于x3,反比于D2,即Ex2/D2.将x2=2.44D　代入,得E.即曝光时间和间距D成反比,这和平常与D2成反比的概念是不同的。 2.我们按题意画出图二。由双缝 S1、 S2 发出光波经透镜L折射后,于屏幕上某点 P‘会…     

光学一题

如图一,将像方焦距 的凸透镜沿其表面直径切去宽度为a的部分,然后将两个半块粘结成对切透镜L,并用它来做分波前干涉实验.装置如图二所示,S是波长λ=0.5μ 的单色点光源,测得L右侧正置屏幕上的干涉条纹间距 为0.5mm,且这一数值与屏幕到L的距离无关.试求透镜切去的宽度a.光学一题@潘维济$南开大学     

梅斯林干涉条纹

一实验装置 用两块象方焦距分别为f1和 f2、口径 D1 和D2大致相等的凸薄透镜,将它们沿表面直 径剖开,并各取其一,用胶将剖面粘住,形成一 块共轴横向组合透镜L。如图一所示,L对轴 上的实物单色点光源S在轴上形成两个实象 点S1、S2.显然,在上半圆透镜和下半圆透镜 两束成象光束的叠加区S1HS2内,将会出现 干涉现象.这种干涉和杨氏双孔、洛埃镜、双 面镜、双棱镜、比累剖开透镜等装置相类似,是 一种双光束分波前形式的干涉.原来的梅斯林 (Maslin)干涉装置和图一有些不同,,是将一块 凸薄透镜沿表面直径剖开,并使两半圆透镜共 轴地沿轴向错开…     

基于Web的交互式仿真物理实验研究

基于Web的仿真物理实验突破了学习的时空限制,具有较强的交互功能。故利用FlashMX设计基于Web的交互性仿真双缝干涉实验,可以通过波长对应彩色图样和刻度尺改变入射光的波长、双缝间距、双缝与屏幕间距等参数,动态地显示参数数值变化、干涉条纹的变化和光强曲线的变化。探讨基于Web的交互式仿真物理实验的实现方法。     

“光学一题”解答

题中给出干涉条纹间距 与屏幕位置无关,这说明两相干点光源只能在无限远,即点光源S正位于透镜L的物方焦点上,这是解题的关键.可以肯定,透镜L右侧是传播方向夹β角的两束平行光的干涉场,且β=a/f’ 如图,依据制作全息光栅的原理。栅距　　　　　　　　参与相干的两束平行光传播方向之间夹角β的关系为“光学一题”解答@潘维济$南开大学     

凸透镜焦距测量的误差分析

教科书中讲到,在实验过程中先用1/f=1/u+1/v对透镜的焦距进行初测,然后再用f=(L~2-d~2)/4L作精密测定。下面想就这个实验的误差先作一个粗浅的分析,然后再说明为什么要采用这样的步骤。一、用1/f=1/u+1/v测定焦距时的误差这是理想薄透镜公式,透镜厚度不计。目前学生实验用的都是双凸透镜,u和v分别是物点和象点至透镜中心(或光心)的距离(见     

双缝衍射光强公式的矢量图解法

图1所示的实验装置中,点光源S位于透镜L1的焦点处,波长为λ的平行光线垂直照射双缝1、2.以衍射角为θ发出的衍射光线汇集于屏幕上的Pθ点.一般教材[1]采用较复杂的积分法推导该点的光强.本文采用直观的矢量图来讨论该问题.     

光源宽度对光栅分辨本领的影响

光栅的分辨本领定义为其中λ是所考虑波长,δλ是λ附近刚能分辨的两谱线的波长差。一般光学教材都给出了理想点光源或线光源(宽度为零)情况下光栅的理想分辨本领的公式 R=mN(2)其中m是干涉主最大级次,N是光栅刻痕总数。但实用中光源总有一定的宽度,这时光栅的实际分辨本领R'要比R有所下降。探讨R'与R的关系是—个有实际意义的课题。文献[1]中对此给出了公式其中W是所用缝光源宽度,f是准直透镜 L0的焦距(参见图1),D是光栅G的资用长度(设L0的透光孔径能复盖住整个光栅,否则只需把D换成L0透光孔径即可),θ为衍射角。此式当W→0时会导致…     

凹透镜焦距的简易测量

本文介绍一种只用一把直尺就能简易测量凹透镜焦距的方法．凹透镜对远处的目标成缩小的虚像．在远处的墙上画五条等间距的长竖直线，用凹透镜观察，看到竖线间距缩小的像，如图三所示，如果前后移动凹透镜同时观察长竖线和其在镜中的像，若A、E线的像人、血与BD线相“重合”，则由图2可得对凹透镜成像有联立以上三式得我们对一焦距为f=39．3cm的凹透镜进行测量，手持凹透镜使其距墙上坚线的距离。为5．0m，前后移动头部进观察，使A、E’与B、D相“重合”，量出眼睛到凹透镜的距离L为44cm，计算得f=40cm.如果待测凹透镜的焦距值较大（大…     

双缝干涉测波长实验的改进

针对人教版教材中"双缝干涉测波长"的实验存在的不足,对传统装置进行了改进.改进的实验采用激光作为光源,实验现象可以直接在光屏上观察和测量,实验操作简单、误差小.利用该装置还可以探究相邻亮条纹的间距Δx与光波波长λ、双缝间距d、光源到屏的距离L之间的关系;该实验装置还可以演示泊松亮斑、单缝衍射、小孔衍射等实验,实验现象明显.     

双光学平板莫尔条纹实验

传统的莫尔(Moire′)条纹一般是在一组透射光栅上实现的。本文提出了一种实现莫尔条纹的新方法——双光学平板法。利用两块相同厚度的光学平板产生的多光束干涉效应来产生莫尔条纹。原理光线斜入射至一光学平板时,其反射光会在远处屏幕上产生一组清晰的干涉条纹。再使第一平板上的反射光以同样入射角入射到第二平板上。最终的反射光为两组干涉条纹的重叠,即产生了莫尔条纹。实际光路见图,激光束由透镜L略加扩束后到达固定平     

合肥国家同步辐射光源软X射线束空间相干性实验研究

本文从实验角度对合肥国家同步辐射实验室软X射线束的空间相干性进行了研究.利用放置在物面上的高分辨正性光刻胶,记录了中心波长为3.2nm的波带片和针孔直径为30μm组合的光场分布(光斑),获得相应条件下的爱里斑及空间相干直径实验数据;完成了一个双缝干涉实验.所得的这些结果与理论计算相一致.     

用马赫—曾德干涉仪获得分波前干涉的圆形条纹

1引言两相于点光源（或点光源与平行光）在垂直于其连线方向的屏幕上所形成的干涉条纹为圆形条纹.由分振幅干涉装置如迈克尔孙干涉仪、牛顿环仪等可以很容易地产生圆形条纹.但对于分波前干涉装置如杨氏双缝、双棱镜、双面镜、洛埃镜、比累对切透镜等，要产生圆形条纹却非常困难，甚至不可能，即使对于比较特殊的梅斯林透镜也只能产生半圆形的干涉条纹.本文提出了一种实验方法，即对分振幅干涉装置马赫一曾德干涉仪进行适当的改进，使其产生分波前干涉并产生出圆形干涉条纹.对其条纹特点，本文进行了分析.所得到的实验结果与理论分析是一致的…     

基于双朗奇光栅的焦距测量技术研究

随着中长焦距光学元件在光学遥感、高功率激光器和天文望远镜等系统中的广泛应用,对这类光学元件焦距的高精度测量提出要求。在双光栅干涉焦距测量技术的基础上,提出了一种新的改进算法。该算法通过Moiré条纹倾斜角度与待测元件焦距之间的函数关系得到焦距计算公式,并利用入射平面波时Moiré条纹的理想状态优化了该计算公式,解决了Moiré条纹倾角基准线的确定问题,提高了Moiré条纹角度求解精度。采用2块周期为20 μm的朗奇光栅搭建了长焦距测量装置。实验测得的透镜焦距为36.690 m,测量重复精度达0.382‰。     

提高菲涅耳双棱镜实验的准确度

菲涅耳双棱镜是干涉中基本而又重要的实验之一.但实验中要保证各光学元件的共轴,调节比较困难;另一方面,由于双棱镜的像散以及大口径成像的原因,在测量两相于虚光源的间距d时,很难精确确定它们经成像透镜后在测微目镜中所成的像面位置,这就导致实验测定波长的误差高达5%-10%.本文提出:在保证元件共轴的前提下,利用特制的鉴别率板代替竖直的单狭缝,可以较准确地确定这一像面位置,提高实验准确度. 用照相方法制成如图所示的鉴别率板(单位:厘米),并把它贴在和实验所用单狭缝光具座具有相同规格的宽缝光具座的宽缝平面上.在测得干涉条纹间距之后…     

J2515型双缝干涉实验仪

J2515型双缝干涉实验仪’是根据教育部《JY64—81》号技术标准的规定和要求设计的,供高中学生进行分组实验使用。一、结构整个仪器结构如封底所示’它由光源及照明系统、双缝座、遮光管、观察系统及测量头等组成。1.光源及照明系统这部分包括灯泡、照明透镜、遮光板、滤色镜和单缝等。灯泡用12伏、功率为15—24瓦的单绿灯或点光源,由J1202型学生电源交流档供电。照明透镜用J2507型光具座中焦距为50毫米的双凸透镜,本仪器中没有另附。滤色镜用光学玻璃片,厚度为2毫米,红色滤色镜的峰值波长为6600±100埃,绿色滤色镜     

双尺度串列圆柱绕流换热特性之研究

本文对串列双尺度圆柱的绕流换热进行了二维瞬态数值模拟。主圆柱直径.D固定,小圆柱的直径d与主圆柱直径之比d/D设为0.2,0.5,0.8和1。基于主圆柱的直径的ReD数为100和200,间距比L/D=2~7。其中小圆柱分布位于上游和下游。研究表明:对于串列双尺度圆柱布置,都存在一个临界间距比,此时流态变化为尾流撞击模式。而在尾流撞击模式下使用不等直径的双圆柱系统不仅可以带来更好的换热性能,同时系统的阻力系数会下降;但是L/D≥4后,系统换热系数随间距的改变变化很小,说明此时继续增加间距比并不能获得更好的换热性能,以增加圆柱之间间距来增大换热量就没有意义。     

推荐一种脉冲激光发散角的测量方法

<正> 国内最常用的测量脉冲激光光束发散角θγ的方法是打点法。在一块凹面反射镜(或长焦距透镜)的焦平面上,放置一张已感光的相纸。发射一激光脉冲,即可在相纸上得到一个直径为d的烧焦的斑点。则θγ=d/f。     

自准直法测凸透镜焦距易发生的错误

自准直法测凸透镜焦距是一种常用的比较简单的实验方法,但往往由于观测的不是凸透镜焦平面上形成的象而造成错误,本文就此问题作如下分析。自准直法测凸透镜焦距原理:如图1,当物体尸处在凸透镜的焦平面上时,由P发出的光线通过透镜L折射后成平行光,如果在透镜后面放一个与透镜光轴垂直的平面反射镜M,此平行光经M反射后再次通过透镜,仍会聚于透镜光轴的对称位置上。也就是说,象相对于物为大小相等的倒立实象,物距、象距均等于该透镜的焦距。     

在线激光等离子体空间成象分析系统

该系统由中国工程物理研究院核物理与化学研究所和中国科学院北京电子学研究所联合研制。系统由成象体(双缝或针孔)、MCP(微通道板)象增强器、光学透镜组、可见二维CCD(电荷耦合器件)以及图象板、微机、打印机和彩色监视器组成,可提供15lp/mm的空间分辨、1000:1动态范围