1、實(shí) 驗(yàn)級：F0703028報學(xué) 指導(dǎo)告號：5070309028：助教 18姓名：班實(shí)驗(yàn)成績：批閱日期：同組姓名：高陽實(shí)驗(yàn)日期：2008-3-24用 CCD 成像觀測環(huán)【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?、在進(jìn)一步熟悉光路調(diào)整的基礎(chǔ)上,用透射光觀察等候現(xiàn)象環(huán)2、學(xué)習(xí)利用現(xiàn)象測量平凹透鏡的曲率半徑【實(shí)驗(yàn)原理】當(dāng)用平行光照射環(huán)儀時,在球面與平接觸點(diǎn)周圍就形成了環(huán)。我們之間的可以用透射光來觀察這些環(huán)，由于空氣隙的邊界表面是彎曲的， 間距是不等的。如下圖：圖1 環(huán)原理圖在圖 2 中，一L 從左面照在距離為 d 的空氣楔處部分光 T1 在氣楔的左面邊界反射回去部分光 T2 通由于此處是從折射率大的平楔在氣楔的右面邊界有部分光

2、T3 反射回來， 面反射，所以包含一個相位變化部分光 T4 先從氣楔右邊界反射回來 然后又從氣楔的左面邊界反射回來，每一次反射均有一個相位變化（即半波損失）圖 2 表示兩光程差T2 和 T4 形成透射的原理和 2d 2形成亮紋的條件： n · （n = 1，2，3，表示條紋的級數(shù)），即 d=n 1 當(dāng)二塊相接觸時 d = 0，中心形成亮紋。對于小的厚度 d，環(huán)即環(huán)的半徑可以用下式來計(jì)算r n 1 · R · n = 1，2，3當(dāng)平凸透鏡與平式為：的接觸點(diǎn)受到輕壓時，我們必須相應(yīng)修正上述公式，近似公d R d對于亮環(huán)r的關(guān)系如下：r n 1R · 2R &

3、#183; d1【實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)1、CCD 定標(biāo)、實(shí)驗(yàn)結(jié)果計(jì)算】x = 3.941(mm)表 1 夾縫寬度的原始數(shù)據(jù)取平均值后得到：L/x = 0.0084212、環(huán)的曲率半徑的測量表 2環(huán)的曲率半徑原始數(shù)據(jù)2條紋級數(shù) n環(huán)像 rn(像素)環(huán) rn(mm)2rn(mm2)5200.721.6902.8566219.681.8503.4227235.991.9873.9488253.262.1334.5509265.592.2375.00410279.962.3585.56011294.872.4836.16512307.802.5926.71813320.412.6987.27914331.812.

4、7947.806定標(biāo)次數(shù)夾縫寬度（像素）L/x1468.010.0084212467.500.0084303468.520.008412根據(jù)圖像分析，保留了所有數(shù)據(jù)點(diǎn)，得到了 n - 1 與R圖像如下：圖 2環(huán)曲率半徑的擬合直線圖像ParameterValueErrorA B0.653220.55030.034170.00344RSDNP0.999840.0312710<0.0001最后計(jì)算得到：R B 933.8mm)Ad 3.498 10(mm)R3【對實(shí)驗(yàn)結(jié)果中的現(xiàn)象或問題進(jìn)行分析、討論】1、由于此實(shí)驗(yàn)沒有標(biāo)準(zhǔn)結(jié)果,所以無法得知我們測量的數(shù)據(jù)誤差大小,但我們還是可以進(jìn)行以下簡單的誤

5、差分析。我認(rèn)為誤差主要出現(xiàn)對圖像的分析上，由于一開始的光環(huán)較粗，無法準(zhǔn)確 與之相符的圓的位置。其次，CCD 定標(biāo)時無法保證測量足夠準(zhǔn)確，在作圖像分析由于人眼導(dǎo)致一定的誤差。最后，有一定的誤差可能存在于整個系統(tǒng)的不穩(wěn)定性，例如凸透鏡的不穩(wěn)定性等等。2、在處理數(shù)據(jù)時，由于之前我做過測量聲速的實(shí)驗(yàn)，又經(jīng)過了一些思考，我認(rèn)為這個實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理也可以使用逐差法，經(jīng)過計(jì)算得到了下面這個結(jié)果：表 3 逐差法處理環(huán)數(shù)據(jù)D R D 933.2mm)與使用作圖法做出的結(jié)果相差不多，可以看出在實(shí)驗(yàn)中使用這兩種處理數(shù)據(jù)的方法均可。3、關(guān)于成像的一些討論，在這個實(shí)驗(yàn)過程中，成像部分是此試驗(yàn)的重點(diǎn)與難點(diǎn)， 如何能最快速的

6、得到我們所需要的最清晰最準(zhǔn)確的圖像是我們最需要學(xué)習(xí)的。我們做實(shí)驗(yàn)的時候也遇到了許多心等等，但通過調(diào)節(jié)物距與像距來，例如找不到圖像，圖像過大，圖像不在正中成像，以及調(diào)整攝像頭的位置來調(diào)整圖像等待方法，我們終于得到了較為滿意的圖像。4編號12345D2.8563.4223.9484.5505.004D5.5606.1656.7187.2797.806D2.7042.7432.7702.7292.802【思考題解答】1.對于同一環(huán)裝置，反射式環(huán)與透射式環(huán)有什么異同之處？光在被反射過程中，如果反射光在離開反射點(diǎn)時的振動方向?qū)θ肷涔獾竭_(dá)入射點(diǎn)時的振動方向恰好相反，這種現(xiàn)象叫做半波損失。從波動理論知道，波

7、的振動方向相反相當(dāng)于走（或少走）了半個波長的光程。入射光在光疏媒質(zhì)中前進(jìn)，遇到光密媒質(zhì)界面時，產(chǎn)生半波損失，這只是對光的電場強(qiáng)度矢量的振動而言。如果入射光在光密媒質(zhì)中前進(jìn)，遇到光疏媒質(zhì)的界面時，不產(chǎn)生半波損失。不論是掠射或垂射，折射光的振動方向相對于入射光的振動方向，永遠(yuǎn)不發(fā)生半波損失。反射式環(huán)與透射式環(huán)。相同之處，都是明暗相間的環(huán)。不同之處，兩者間光程差相差半波長。也就是說反射的光程差rD R而透射式的光程差為rD R 2環(huán)的半徑，R 是球半徑，是波長。這樣的結(jié)果導(dǎo)致反射光中的亮其中，r 是圈半徑恰好等于透射光中的暗圈半徑。且反射式式正好相反。環(huán)中心的明暗正好與透射式2公式d d 中d 表示什么意義？Rd為平凸透鏡與平的擠壓產(chǎn)生的擠壓厚度誤差。3.當(dāng)用白光照射時，環(huán)的反射條紋與單色光照射時有何不同？用一個曲率半徑很大的凸透鏡的凸面和一平面接觸，在日光下或用白光照射時，可以看到接處點(diǎn)為一暗點(diǎn)，其周圍為一些明暗相間的彩色圓環(huán)；而用單色光照射時，則表現(xiàn)為一些明暗相間的單色圓圈。這些圓圈的距離不等，隨離中心點(diǎn)的距離的增加而逐漸變窄。它們是由球面上和平面上反射的光線相互而形成的條紋。【實(shí)驗(yàn)感想】這是我在整個物理基本試驗(yàn)里選的第一個光學(xué)試驗(yàn)，雖然這個實(shí)驗(yàn)的原理比較簡單，但是它還是而更加深入的了解了了我很多光學(xué)實(shí)驗(yàn)的一些基本技巧以及條件。