• 【光电工程实训】几何光学 小孔成像 光的反射 光的折射 透镜成像


    实验报告一

    实验名称:几何光学实验

    课程名称:光电工程实训

    一.实验题目和实验目的总览

    1.实验题目:
    (1)小孔成像实验
    (2)光的反射实验
    (3)光的折射实验
    (4)透镜成像实验
    2.实验目的:
    (1)观察小孔成像实验现象
    (2)观察光的反射实验现象
    (3)观察光的折射实验现象
    (4)观察透镜成像实验现象
    二.具体实验

    1.小孔成像实验
    (1)实验目的:观察小孔成像实验现象如像、距离、小孔大小和形状与光源的关系
    (2)实验原理:光的直线传播
    (3)实验装置和器件:LED光源屏,小孔屏,观察屏
    (4)实验步骤:
    1将LED光源屏,小孔屏,观察屏沿一条直线平行放置,离开适当距离,打开LED光源,观察像与光源的关系
    2移动光源,观察光源与小孔间距离对成像的影响
    3转动小孔屏转盘,观察不同形状及大小的小孔对成像的影响
    (5)实验数据处理:
    1观察到像为光源的倒立实像
    2物距越近像越大但亮度越暗
    3不同形状的小孔只影响所成像的像素形状,不同大小的小孔影响像的清晰度,孔越小越清晰
    (6)实验结论与讨论:达到实验目的

    2. 光的反射实验
    (1)实验目的:观察光的反射实验现象如平面镜成像的物象关系,反射角与入射角的关系,镜面反射和漫反射的区别,观察不同反射表面对光传播的影响,理解实焦点和虚焦点的区别,测凹透镜的焦距
    (2)实验原理:光的反射定律
    (3)实验装置和器件:A4白纸,黑茶色镜面板,支架,2个F型支架,铅笔,刻度尺;小长方形平面镜,塑料滑块,刻度盘纸,激光光源;凹透镜一个
    (4)实验步骤:
    1在A4白纸上把黑茶色镜面板放于支架上,然后拿一个F型支架置于镜面板前
    2观察镜面板中的像,并用另一个F型支架放于镜面板后,透过镜面板使之与镜中的像完全重合
    3用铅笔镜面板前面的线和2个F的位置点,连线测量距离
    4将平面镜卡入塑料滑块,放置于刻度盘纸中央
    5打开激光光源,改变不同的入射角,观察光的反射情况,记录反射角与入射角关系
    6将粗糙光屏放在刻度盘纸中央,并用激光照射,观察漫反射情况
    7将三束平行激光照向凹面镜,观察反射光线
    8将三束平行激光照向凸面镜,观察反射光线
    (5)实验结论与讨论:
    1平面镜成等大,等距,正立的虚像
    2反射角始终和入射角相等
    3.镜面反射只能在某个特定角度才能看到,漫反射在光射到表面粗糙的物体上才能发生,这种反射能在各个不同的角度看到
    4平行光经凹面镜反射,反射光线会聚到一点,这一点即为凹面镜的实焦点。当平行光线射到凸面镜上时,光线向外发散,反射光线的反向延长线会聚一点,这一点为凸面镜的虚焦点

    3. 光的折射实验
    (1)实验目的:粗略测量入射和折射角,验证折射定律;测量样品折射率
    (2)实验原理:n=sinα/sinβ(n为折射率,α为入射角,β为折射角)
    (3)实验装置和器件:半圆形玻璃砖,激光光源, 刻度盘纸
    (4)实验步骤:
    1将半圆形玻璃砖置于刻度盘纸央,打开激光光源
    2记录入射角与折射角,改变入射角多次实验
    (5)实验结论与讨论:1折射光线、入射光线和法线在同一平面内,折射光线和入射光线分别位于法线两侧

    4. 透镜成像
    (1)实验目的:
    观察透镜成像实验现象例如凸透镜成像和凹透镜成像的区别;凸透镜成实像时,物距从大到小变化时,像是如何变化的;
    凸透镜成像,屏和透镜距离不等于像距时的像的特点;验证凸透镜成清晰像规律;利用凸透镜成像规律,测量透镜焦距。
    (2)实验原理:1/x+1/y=1/f(x为物距,y为像距,f为焦距)
    (3)实验装置和器件:由LED组成的F光源,凸透镜,凹透镜,光屏,光具座
    (4)实验步骤:
    1安装光具座,并按次序装好F光源,透镜,光屏,观察凹凸透镜成像区别
    2前后移动F光源使物距由大到小,观察凸透镜成像的变化特点,记录物距及像距
    3改变屏与透镜的距离,观察屏和透镜距离不等于像距时的像的特点
    4改变物距与像距的相对关系,寻找清晰像规律
    5多次实验求凸透镜焦距
    (5)实验结论与讨论:
    1凹透镜成正立缩小的虚像;凸透镜成倒立实像或正立虚像
    2物距大于二倍焦距,像距在一倍焦距到二倍焦距之间,成倒立缩小的实像,物象异侧;物距等于二倍焦距,像距等于二倍焦距,成倒立等大的实像,物象异侧;物距大于一倍焦距小于二倍焦距,像距大于二倍焦距,成倒立放大的实像,物象异侧;物距等于一倍焦距,不成像;物距小于一倍焦距,成正立放大的虚像,物象同侧;物距大于像距,成实像;物距小于像距,成虚像
    3屏与透镜距离不为像距时,像是模糊的

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