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國立嘉義大學 應用物理學系、光電暨固態電子研究所 光電實驗報告
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光學像差的觀察
一、實驗目的
以實驗觀察球面像差、色像差、彗星、像散、畸變等像差的形成。每種像差,使用不一樣的儀器或自製的投影片來使其成像,最後再量測成像的位置,並使用數位相機將成像的模樣拍攝下來。
二、實驗步驟與實驗結果、分析討論
(一)球面像差(spherical aberration)之觀察
(1) 利用光學滑軌,架設實驗裝置如圖1:
將可調光圈置於成像透鏡(焦距15 cm)之前,使僅剩中間部分光線通過,成像於屏幕上,記錄成像位置。並比較若不加可調光圈時成像位置的差異。
圖1
結果: 物距____________cm 理論像距____________cm
加可調光圈 不加可調光圈 成像位置 cm cm
a b c
(2) 將可調光圈分別換成投影片a、b,使僅剩透鏡中心或周圍部分光線透過,分別成像於屏幕上,記錄成像位置,並利用數位相機拍攝成像結果。
投影片a 投影片b 成像位置 cm cm 成像結果
比較以上兩者成像位置之差距,並討論之:
試試看投影片c,觀察成像結果有何不同:
(二)色像差(chromatic aberration)之觀察
安排實驗裝置如圖2。
在成像透鏡前放置各種顏色之濾片(紅、黃、綠), 觀察並量測成像位置,並利用數位相機拍攝成像結果。
圖2
結果: 物距____________cm 理論像距____________cm
濾片 成像位置 成像結果 無 cm 紅色 cm 黃色 cm 綠色 cm
(三)彗星(coma)像差之觀察
安排實驗裝置如圖3:
在光源前20 ~ 30 cm加一焦距15 cm之聚光透鏡,使其形成近似平行光源。
將平行光入射焦距為15 cm的透鏡,並將此透鏡旋轉10o ~ 40o,在其焦平面觀察成像圖,並利用數位相機拍攝成像結果。
圖3
觀察成像結果
0o
10o
20o
30o
40o
(四)像散(astigmatism)之觀察
(1) 安排實驗裝置如圖4:
旋轉透鏡約30o,移動屏障位置,觀察並記錄” F ”字中橫向和縱向線條之清晰位置是否相同?試解釋之。
圖4
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