普通物理实验—光学部分

《普通物理实验—光学部分》实验教学大纲

课程编号：05099002             学时：24         学分：0.8
开课对象：物理学专业           课程类别：专业必修
英文译名：optical experiments

一、教学任务和目的
物理学是一门实验学科，光学则是物理学的一门重要基础课程。许多光学现象都来源于实践，要学好光学的基础知识，做好光学实验很有必要。通过对实验现象的分析，可以加深对光学基本概念、规律的理解。同时，通过动手实验也有利于培养学生的动手操作能力，有利于提高学生分析问题和解决问题的能力。根据教学计划规定，物理学专业学生应开设8个实验。
二、教学基本要求
概括起来讲，通过光学实验课教学使学生掌握光学实验的基本功，从而达到提高学生实验素质的目的。具体而言包括以下三个基本要求：
1、在光学实验的基本知识、基本方法、基本技能方面得到全面而系统的训练。
2、学习用实验方法研究物理现象、验证物理规律，加深对物理理论的理解和掌握，并在实践中提高发现问题、分析问题和解决问题的能力。
3、养成实事求是的科学态度和积极创新的科学精神。
三、教学内容
实验一   薄透镜焦距的测定
一、实验目的
1、学会调节光学系统使之共轴。
2、掌握薄透镜焦距的常用测定方法。
3、观察薄透镜成像的几种情况，明确成像规律。
二、实验内容
1、光具座上各元件的共轴调节。
2、分别用物距像距法、二次成像法、自准直法测凸透镜的焦距。
3、用辅助透镜法测凹透镜的焦距。
三、实验主要仪器设备及材料
光具座、光源、凸透镜和凹透镜、平面反射镜、白屏、物屏。
  实验二  分光计的调节及棱镜玻璃折射率的测定 
一、实验目的
1、了解分光计的构造和性能，学会调节和使用分光计的方法。
2、掌握测量棱镜角和最小偏向角的方法，测定棱镜玻璃对某波长光波的折射率。
二、实验内容
1、调节分光计。
2、测定棱镜顶角。
3、测定棱镜玻璃的折射率。
三、实验主要仪器设备及材料
分光计及附件、汞灯、三棱镜。
实验三  测量透明固体和液体的折射率 
一、实验目的
1、学会测量透明固体折射率的简单方法。
2、掌握读数显微镜的使用，并学会用读数显微镜测量透明固体及液体的折射率。
3、了解阿贝折射仪的工作原理，并掌握其使用方法。
二、实验内容
1、用插针定向法测玻璃的折射率。
2、用读数显微镜测量透明介质（玻璃和水）的折射率。
3、用阿贝折射仪测定透明媒质（液体）的折射率。
三、实验主要仪器设备及材料
读数显微镜、阿贝折射仪、玻璃砖、溴代萘、大头针、白纸、烧杯、酒精、滴管、米尺、塑料块。

实验四  用牛顿环测定透镜的曲率半径 
一、实验目的
1、掌握用牛顿环测定透镜曲率半径的方法。
2、观察光的干涉现象，了解光的干涉原理。
二、实验内容
1、调节牛顿干涉环。
2、用牛顿环干涉测透镜曲率半径。
三、实验主要仪器设备及材料
读数显微镜、牛顿环仪、钠光灯。
实验五  迈克尔逊干涉仪的调节和使用
一、实验目的
1、了解迈克尔逊干涉仪的干涉原理，掌握其调节和使用方法。
2、应用迈克尔逊干涉仪测量He—Ne激光的波长。
3、观察等倾干涉和等厚干涉。
二、实验内容
1、非定域干涉条纹的调节。
2、测量He—Ne激光的波长。
3、定域干涉条纹的调节。
三、实验主要仪器设备及材料
迈克尔逊干涉仪、He—Ne激光器、扩束镜、铁架台。
实验六  光栅特性研究并用透射光栅测定光波波长 
一、实验目的
1、加深对光栅分光原理的理解。
2、学会用透射光栅测定光栅常量、光波波长和光栅角色散。
3、进一步熟悉分光计的使用方法。
二、实验内容
1、分光计的调节。
2、光栅位置的调节。
3、测光栅常量d。
4、测量未知波长。
5、测量光栅的角色散。
三、实验主要仪器设备及材料
分光计及附件、平面透射光栅、汞灯。

实验七  液体中声速的测量(综合性) 
一、实验目的
1、了解声光衍射现象。
2、学习用这一现象测量声速在液体中的传播速度。
3、进一步熟悉分光计的使用。
二、实验内容
1、调节分光计。
2、利用超声光栅获得衍射光谱。
3、利用衍射光谱测液体（蒸馏水）中的声速。
三、实验主要仪器设备及材料
WSG—1型超声光栅声速仪， 型分光计及附件（光学平行平板、变压器等），低压汞灯，测微目镜，待测液体（蒸馏水）等。

实验八  偏振和旋光现象的观察和分析 
一、实验目的
1、观察光的偏振现象，加深对偏振光的了解；
2、掌握产生和检验偏振光的原理和方法；
3、了解旋光仪的结构原理，应用旋光仪测定糖溶液的旋光率。
二、实验内容
1、观察偏振现象。
2、考察平面偏振光通过1/2波片的现象。
3、圆偏振光和椭圆偏振光的产生和检验；1/4波片。
4、旋光现象的观察和糖溶液旋光率的测定。
三、实验主要仪器设备及材料
偏振光实验系统、圆盘旋光仪、蔗糖溶液。

实验九  显微镜和望远镜 
一、实验目的
1、熟悉显微镜和望远镜的构造及其放大原理。
2、学会测定显微镜和望远镜放大率的方法。
3、掌握显微镜的正确使用方法，并学会利用显微镜测量微小长度。
二、实验内容
1、测定显微镜和望远镜的放大率。
2、用显微镜测量微小长度。
三、实验主要仪器设备及材料
显微镜、望远镜、物镜测微尺（标准石英尺）、钢尺、测微目镜、血球记数板。

四、学时分配
序号 实验名称 学时 开课学期 实验要求 实验类型
实验一 薄透镜焦距的测定 3 三 必做 验证
实验二 分光计的调节及棱镜玻璃折射率的测定 3 三 必做 综合
实验三 测量透明固体和液体的折射率 3 三 必做 验证
实验四 用牛顿环测定透镜的曲率半径 3 三 必做 验证
实验五 迈克尔逊干涉仪的调节和使用 3 三 必做 验证
实验六 光栅特性研究并用透射光栅测定光波波长   3 三 必做 验证
实验七 液体中声速的测量(综合性) 3 三 必做 验证
实验八 偏振和旋光现象的观察和分析 3 三 必做 验证
实验九 显微镜和望远镜 3 三 选做 综合
五、考试和考核方法
 实验成绩包含实验预习成绩、实验操作成绩、实验报告成绩和期末（理论考试或操作抽考）成绩。
六、教材与参考书
 1、普通物理实验讲义（光学部分），自编讲义，2006.7。
 2、 光学实验讲义，自编讲义，1998。
 3、普通物理实验（三、光学部分  第二版），杨述武主编，高等教育出版社，1997。
 4、大学物理实验教程，陈守川主编，浙江大学出版社，1995。