光学实验自测题.docx
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光学实验自测题
光学实验自测题
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当光从光疏介质向光密介质传播时，在介质反射表面有相位的突变，对应有半波损失，即二分之一波长的附加光程差。
1.说出你所知道的测量微小长度的方法。
[参考答案]①迈克尔逊干涉仪把一束激光分成两束，经过平面镜分别反射，再干涉，形成干涉环，如果有材料的长度的变化，反映出光程差的变化，这样，原来干涉相消的位置可能就会干涉相长，看起来就像环溢出或者收回，通过数干涉环溢出或者收回的个数，就可以计算长度变化的多少。
②用测微目镜测量微小长度。
③用光杠杆放大镜原理测量微小长度化。
④用劈尖干涉测量微小长度。
2.在测量牛顿环干涉各环的直径时，若叉丝交点不是准确地通过圆环的中心，因而测量的是弦长而非真正的直径。
这对实验结果是否有影响？
试证明之。
[参考答案]以弦长代替直径，对测量结果没有影响。
证明略。
3.实验中如何避免读数显微镜存在的回程差？
使用读数显微镜进行测量时，为什么读数显微镜镜筒必须自下而上移动？
[参考答案]使用读数显微镜进行测量时，手轮必须向一个方向旋转，中途不可倒退,来避免读数显微镜存在的回程差。
避免让镜筒与牛顿环装置碰撞、挤压，损坏读数显微镜的物镜。
4.为什么说显微镜测量的是牛顿环的直径，而不是显微镜内被放大了的直径？
若改变显微镜的放大倍率，是否影响测量的结果。
[参考答案]显微镜只是放大了牛顿环的干涉图样便于观测，但是读数显微镜的标尺并未放大，标尺移动的距离反应的是各环实际的位置坐标。
如果改变显微镜的放大倍率，显然不影响测量的结果。
5.如何观察到透射光产生的干涉条纹？
反射光的干涉条纹和透射光的干涉条纹有什么特点？
[参考答案]调整光路让入射光线从读数显微镜的反光镜（10）入射进入牛顿环，即可从目镜中观察到透射光产生的干涉条纹。
但由于透射光没有半波损失，形成的是中心为亮斑的明暗相间的同心圆环，与反射光的干涉条纹明暗互补。
实验三分光计的使用及透射光栅测入射光波长05-06-2
1.分光计设计了两个角游标是为了消除？
偏心差
2.用自准直法调整分光仪的望远镜工作状态时，若从望远镜的视场中所看到的三棱镜的两个面的反射十字像如下图所示，其中表明望远镜的工作状态刚好调好的是:
十字像在测量用十字叉丝处
3.一衍射光栅对某波长的垂直入射光在屏幕上只能出现零级和一级主极大，欲使屏幕上出现更高级次的主极大，应该怎样做？
换一个光栅常数较大的光栅；
4.分光计实验时必须调整分光仪，当望远镜的叉丝与物镜的距离使“+”字反射像正好落在十字叉丝平面上，左右观察叉丝与“+”字反射像无视差时，就可以说:
望远镜可以接收平行光了
5.实验中放置或移动光栅时，不要用手接触光栅表面，以免损坏镀膜。
6.分光计主刻度盘分度值是0.5°，游标上有30个分格，期测量精度为1分，记录数据时，必须同时读取两个游标的读数，目的是为了消除度盘的刻度中心和仪器转动轴之间的偏心差。
7.光栅可分为用于透射光衍射的透射光栅和用于反射光衍射的反射光栅两类。
8.分光计的结构主要由底座、自准直望远镜、准直管管、载物平台、刻度圆盘五部分组成。
9.采用逐次逼近各半方法调节望远镜光轴与分光计中心轴垂直，即将观察面调成水平。
10.使用汞灯的注意事项有哪些？
答案:
需要预热和冷却；不要频繁启闭；不可直视。
11.当平行光管的狭缝过宽或过窄时，将会出现什么现象？
为什么？
[参考答案]当狭缝过宽时，衍射条纹将变粗，相互靠近的条纹无法分开，在测量时难以确定条纹的中心位置。
当狭缝过窄，将看不见衍射条纹，因而无法测量。
12.光栅分光与棱镜分光有什么不同？
[参考答案]光栅分光是利用衍射现象，而棱镜分光则是利用色散现象；光栅光谱有不同级次之分，而棱镜光谱只有一级；在同一级光栅光谱中波长小的光线偏折角度小，而在棱镜光谱中波长小的光线偏折角度大。
13.分光计调节要求是什么?
[参考答案]分光计的调节要达到三个要求：
（1）望远镜能接收平行光。
（2）平行光管能发出平行光。
（3）望远镜的光轴和平行光管的光轴与仪器的主轴垂直。
载物台与仪器的主轴垂直。
14.分光计主要由几部分组成？
各自作用是什么？
[参考答案]
（1）分光计主要由底座、平行光管、载物台、望远镜和刻度盘五个部分组成。
（2）底座上承载着其它四个部分，其中载物台、望远镜和刻度盘都可绕底座上的主轴转动；平行光管用来产生平行光；载物台用来放置被测样品；望远镜用来接收平行光；刻度盘与游标盘配合用来读取数据。
15.怎样消除刻度盘的偏心差？
[参考答案]采用两个相差180°的窗口读数，取其算术平均值即可消除刻度盘的偏心差。
16.用公式dsinθ=kλ测光波波长应保证什么条件？
实验中如何检查条件是否满足？
[参考答案]用此公式测光波波长应保证：
平行光垂直照射在光栅上。
实验中通过检查0级谱线和光栅面反射的绿十字像的位置检查条件是否满足。
0级谱线应与竖叉丝重合，且被测量用（中叉丝）的水平叉丝平分。
光栅面反射的绿十字像应与调整叉丝（上叉丝）重合。
实验四三棱镜玻璃折射率的测定05-06-2
1.通常（对于正常色散材料）红光与紫光哪个偏折大？
紫光
2.自准直法测三棱镜顶角实验中，分光计哪个部件的调整对本实验无影响?
平行光管
3.实验中使用的分光计主刻度盘分度值是（0.5度），游标盘分度值是（1分）
4.如果观察不到三棱镜的分光光谱，可能的原因是入射光的入射角度的问题。
T
5.用辅助单面平面镜即可将望远镜光轴调成与中心转轴垂直。
F
6.待测棱镜在载物平台上的放置方法对于光路调节没有一点儿影响。
F
7.分光计调节方法是先粗调再细调。
T
8.测出三棱镜顶角和对某一单色光的最小偏向角，就可以计算出三棱镜玻璃对该波长的单色光的折射率。
9.光学材料的折射率n随波长λ而变化的现象称为色散。
10.分光计是用来测量角度的仪器，其最小分度值是1分。
按调节要求，应将读值平面、观察平面、待测光路平面，此三个平面调节成相互平行，否则，测量得角度将与实际角度有些差异，即引入系统误差。
11.分光计实际调节使得读数平面、待测光路平面和观察平面这三个平面共面。
12.三棱镜棱镜角的测量可以采用棱脊分束法或自准直法。
13.测量前分光计的调整要达到哪四点要求？
[参考答案]
（1）目测粗调
（2）望远镜接收平行光（3）平行光管射出平行光
（4）平行光管和望远镜光轴等高，且与分光计中心轴垂直
14.分光计的双游标读数与游标卡尺的读数有何异同点？
[参考答案]分光计的双游标读数与游标卡尺的读数在读数方法上完全一致，所不同的是：
游标卡尺的读数直接就是测量的结果，但分光计的双游标读数则不然。
首先，从分光计游标上读取的数据只是代表某一光线或某一直线的空间方位角，而非测量结果—某一光线或某直线的转角、或是两光线或两直线的夹角，测量结果是游标两次读数之差的绝对值。
其次，为消除分光计由于制造所带来的偏心差，须取两个游标各自测量结果的算术平均值作为最终的测量结果。
另外，对分光计的读数还应注意以下两个问题：
①分光计度盘的最小分度值为0.5°，故在读数时应看清游标零线过没过度盘上的半度线。
若过半度线，则读数要加30′，反之则不加。
②由于分光计度盘上的0°与360°线重合，所以若某一游标的两次读数位置恰好位于0°线两侧，则该游标两次读数之差的绝对值不能作为测量结果（详因见教材），此时，须用360°减去该数值，所得差值即为测量结果。
15.什么是最小偏向角？
在实验中,如何来调整测量最小偏向角的位置?
[参考答案]偏向角：
入射光线经两次折射后,传播方向总的变化可以用入射角与出射角的延长线之间的夹角表示。
最小偏向角：
对于给定的棱镜,顶角A是固定的,故偏向角只随入射角变化,对于某个入射角,偏向角有一个最小值,称为最小偏向角.慢慢移动游标盘,选择偏向角减小的方向,缓慢转动游标盘,使偏向角减小,继续沿次方向转,可以看到狭缝移至某个位置后将反向移动,那就是最小偏向角的位置。
16.如何采用正确方法拿取三棱镜？
[参考答案]捏住边棱或磨砂的表面，轻拿轻放，切忌用手直接触摸其光学面。
17.如何判断三棱镜的两个光学面的法线已经垂直于分光计的主轴了？
[参考答案]如果从望远镜的目镜视场中看到三棱镜的每个光学面反射的“＋”像都与“╪”形叉丝的上交点重合，即可说明三棱镜的两个光学面的法线已经垂直于分光计的主轴了。
实验五迈克尔逊干涉仪的调节和使用05-06-2
1.激光照射,迈克尔逊干涉仪产生的干涉条纹是：
非定域条纹
2.迈氏干涉仪的读数最小分度值是0.001mm
3.迈氏干涉仪的两臂的光程基本相等时，对应的干涉条纹是圆形条纹。
4.观察非定域干涉条纹的方法是：
用毛玻璃屏接收
5.钠光灯照射,迈克尔逊干涉仪产生的干涉条纹是：
定域条纹
6.迈克尔逊干涉条纹的“冒出”，说明形成干涉的空气“薄膜”是变厚。
7.迈克尔逊干涉仪的可动反射镜M1平移0.5046mm微小距离的过程中,观察到干涉条纹恰好移动1848条,则所用单色光的波长是：
5461埃
8.当M1´、M2之间的距离d增大时，同一级干涉条纹向外扩展，圆心处有条纹“吐出”。
T
9.单色点光源的非定域干涉条纹中间稀边缘密.T
10.用迈克尔逊干涉仪得到类似等倾干涉的条纹，靠近中心的干涉条纹级次低，靠近边缘的干涉条纹级次高。
F
11.当M1´、M2之间的距离d增大时，同一级干涉条纹向中心“吞入”，中心条纹消失。
F
12.两束光满足频率相同，振动方向相同，相位差恒定时即可成为相干光源。
13.获得相干光光源的两种常见方法分别为：
分波阵面法，如杨氏双缝实验；分振幅法，如薄膜干涉。
14.迈克尔逊干涉仪装置的特点是光源、反射镜、接收器（观察者）各处一方，分得很开，可以根据需要在光路中很方便的插入其它器件。
15.迈克尔逊干涉仪的三个读数装置：
①主尺，最小分度值为1mm；②粗调手轮的分度值可读到0.01mm；③带刻度盘的微调手轮，可精确读到0.0001mm。
16.He-Ne激光器输出波长为632.8nm的红色激光。
17.光波实际传播的路径与折射率的乘积称为光程。
18.正确使用迈克尔逊干涉仪应注意哪几点？
[参考答案]
（1）干涉仪中的全反射镜、分光镜、补偿板均为精密光学元件，调节过程中严禁手摸所有光学表面，防止唾液溅到光学表面上；
（2）调节螺钉和转动手轮时，一定要轻、慢，决不允许强扭硬扳；
（3）调反射镜时螺钉及拉簧螺丝松紧要适度。
反射镜背后的粗调螺钉不可旋得太紧，以防止镜面变形。
调整反射镜背后粗调螺钉时，先要把微调螺钉调在中间位置，以便能在两个方向上作微调；
（4）测量中，转动手轮只能缓慢地沿一个方向前进（或后退），否则会引起较大的空回误差。
19.获得相干光光源的两种常见方法是什么？
[参考答案]
（1）分波阵面法：
从同一波阵面上获取对等的两部分作为子光源成为相干光源；如杨氏实验等。
（2）分振幅法：
当一束光投射到两种介质的分界面时，它的所有的反射光线或所有的透射光线会聚在一起时即可发生相干；如薄膜干涉等。
20.为什么在观察激光非定域干涉时，通常看到的是弧形条纹？
怎样才能看到圆形条纹?
[参考答案]因为一般在观察激光非定域干涉时，M1´和M2通常不能严格平行，看到的是弧形条纹；当调节水平拉簧螺钉与垂直拉簧螺钉的螺丝，使得M1´和M2严格平行时，弧形条纹变成圆形条纹。
21.根据什么现象来判断M1´和M2平行？
[参考答案]使反射光和入射光基本重合，现象是经M1和M2反射的两排亮点中最亮的点重合且与入射光基本重合，这时M1´、M2基本互相平行。
22.迈克尔逊干涉仪观察到的圆条纹与牛顿环产生的圆条纹有什么不同？
[参考答案]
（1）迈克尔逊干涉仪是利用等倾干涉，牛顿环是等厚干涉。
（2）迈克尔逊干涉仪观察到的圆条纹，中心级
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