工程光学实验报告..docx

物理光学实验报告目录实验一 组合干涉仪3一、实验目的3二、实验内容3三、数据过程及现象描述3（一）迈克尔逊干涉仪：3（二）萨格奈克干涉仪：4四、结论及原理5实验二 衍射现象的观察5一、实验目的5二、实验内容5三、实验过程及现象描述6（1）实验仪器调节：6（2）实验数据记录：6四、理论及误差分析7实验三 偏振光的检测7一、实验目的7二、实验内容8三、实验过程及数据分析8（1）实验仪器调节：8（2）光的偏振性及马吕斯定律：8（3）1/4λ波片的光学特性：9（4）半导体激光的偏振特性：9（5）旋光效应：9实验四 HE-NE激光器与激光谐振腔9一、实验目的9二、实验内容10三、数据记录和现象描述10四、结论及原理11附录：12（1）迈克尔逊干涉原始数据12（2）单缝衍射光强记录：12图片目录图片 1 迈克尔逊和萨格奈克干涉仪实验光路3图片 2 压强变化与条纹移动4图片 3 萨格奈克干涉图样5图片 4 光强分布（实际数据作图）6图片 5 相对光强理论分布7图片 6 马吕斯定律验证8图片 7 波片光学性质实验数据9图片 8 激光偏振度试验9图片 9激光实验现象110图片 10 激光实验现象210物理光学实验报告实验一 组合干涉仪实验目的通过本实验，观察干涉现象，了解干涉原理，学会干涉光路的搭构与调整，通过干涉环的变化与被测量的关系，得到一些被测的物理量。实验内容本次实验主要涉及迈克尔逊干涉仪（图1）和萨格奈克干涉仪（图2），两种干涉仪的光路如下：图片 1 迈克尔逊和萨格奈克干涉仪实验光路 干涉测量技术利用光的干涉现象来测量某些物理量的微小变化，它是将一束光通过光学元件分为两束，一束作为参考光，另一束作为测量光，测量光落在被测物体上或通过被测样品,然后再将这两束光重新拟合，利用干涉图形的变化，检查出目标某个物理量的微小变化。数据过程及现象描述迈克尔逊干涉仪：实验过程：（1） 调整1） 粗调：按照要求光路图摆放元件，使被M1和M2镜反射的两束光在G分束镜上的光点与光源入射光点基本重合。2） 细调：调整M1，M2和分束镜上的螺钉，使第一步中的光点精确重合，且使进入扩束镜的光点最亮，此时调整扩束镜的位置，使之良好成像在白屏上，观察并记录现象，进行下一步实验。实验现象：此时在白屏上可观察到一系列明暗相间的干涉条纹，其中红色亮条纹的数目约为8条，条纹较粗，且朝向某圆心（白屏外某处）弯曲，条纹间相对平行。（2） 测量完成第（1）步后在干涉仪的一臂（G镜和M2镜之间）放入气室，逐步改变气室压强，观察并记录条纹移动数目与与气室压强变化的关系。实验现象：放入气室后，逐步增加气室压强，可以看到，条纹朝向弯曲方向处移动，平均每上升20个压强，移动2个条纹。图片 2 压强变化与条纹移动*原始数据见附录图像上十字点为实际获得数据点，采用描点作图的方法，可以得到，每变化20个单位压强，约移动2个条纹。萨格奈克干涉仪：实验过程：调整粗调：按照光路图摆放光学元件，并使得经G分束镜透射和反射的两束光的光点，经M1，M2，M3反射的各光点，在每个镜上的位置大致重合，完全重合通过细调完成。细调：调节各镜背部螺钉，使得各个光点在每面镜上都能大致重合，并使得进入扩束镜的光最亮，此时调整扩束镜和白屏的位置，获得干涉条纹。实验现象：此时可在白屏上观察到明暗相间的条纹，相对迈克尔逊干涉仪，此时条纹较细密。条纹弯曲，条纹与条纹之间相对平行。测量在搭建好的光路中放置气室，选择气室位置为M1和M2镜之间，逐步改变气室内压强，观察条纹的移动。实验现象：不断改变气室内压强，可以看到，白屏上条纹位置不发生变化。图片 3 萨格奈克干涉图样数据记录：随着气室内压强的改变，条纹的位置不随压强的变化而变化，始终在白屏上确定的位置。结论及原理在迈克尔逊干涉仪中，随着气室内气体压强的改变，使得光经过M1和M2镜的光程差发生改变，白屏上的干涉条纹会朝向某一方向移动，此时观察到的条纹是有不同的nh(光程差）和θ角（倾角）所形成的混合型条纹。在萨格奈克干涉仪中，虽然放入了气室，但由于两束光的传播路径严格重合，使得气室压强的改变对两束光光程的影响相互抵消，此时改变气室内压强，将无法再白屏上观察到条纹有任何移动。相比于迈克尔逊干涉仪，萨格奈克干涉仪在绝大多数情况下对仪器中光程的改变没有反应（不能反应在条纹的移动上），但对光路平面的轴转动敏感，即若仪器绕垂直于入射面的轴转动时，会造成光程差得改变，从而引起条纹的移动。实验二 衍射现象的观察实验目的通过本实验，掌握衍射的基本原理。实验内容光的衍射是光的波动性的主要标志之一，是傅立叶光学、衍射光栅和二元光学等的基础，它决定光学成象系统的分辨率，同时可以利用它进行精密测量。实验仪器中缝元件共包含10种结构，通过对透射光的光强分布情况的测量和分析，了解掌握光的衍射