工程光学(1)_实验讲义

实验  光学实验主要仪器、光路调整与技巧
1.引言
不论光学系统如何复杂,精密,它们都是由一些通用性很强的光学元器件组成,因此掌握一些常用的光学元器件的结构,光学性能、特点和使用方法,对安排实验光路系统时正确的选择使用光学元器件具有重要的作用
2.实验目的
远程升级1)掌握光学专业基本元件的功能;
2)掌握基本光路调试技术,主要包括共轴调节和调平行光。
3.实验原理
光学实验仪器概述:
光学实验仪器主要包括光源,光学元件,接收器
常用光源
光源是光学实验中不可缺少的组成部分,对于不同的观测目的,需选用合适的光源,在干涉测量技术中一般应使用单光源,而在白光干涉时又需用能谱连续的光源(白炽灯);在一些实验中,对光源尺寸大小还有点、线、面等方面的要求。光学酸洗设备实验中常用的光源可分为以下几类:
1)辐射光源
辐射光源是利用电能将钨丝加热,使它在真空或惰性气体中达到发光的光源。白炽灯属于热辐射光源,它的发光光谱是连续的, 分布在红外光、可见光到紫外光范围内,其中红外成分居多,紫外成分很少,光谱成分和光强与钨丝温度有关。热辐射光源包括以下几种:光管普通灯泡,汽车灯泡卤钨灯
2)热电极弧光放电型光源
这类光源的电路基本上与普通荧光灯相同,必须通过镇流器接入220V点源,它是使电流通过气体而光的光源。实验中最常用的单光源主要包括以下种:纳光灯(主要谱线:
、),汞灯(主要谱线:、、、、、、)
3激光光源
激光Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation缩写: LASER),指通过辐射的受激辐射实现光放大,即受激辐射的光放大。激光器作为一种新型光源,与普通光源有显著的差别。它是利用受激辐射电泳整流器原理和激光腔的滤波效应,使所光束具有一系列新的特点。①激光器发出的光束有极强的方向性,即光束的发散角很小;②激光号码池的单性好,或者说相干性好其相干长度可以达十米甚至数百米;③激光器的输出功率密度大,即能量高度集中。 所以激光光源是一种单性和方向性都好的强光源已应用于许多科技及生产领域中。目前常用的激光器主要有气体激光器(如:He-Ne激光器Ar离子激光器液体激光器(如:染料激光器、固体激光器(如:红宝石激光器钕玻璃激光器和半导体激光器GaAs、CaSb 激光器)。
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图1-1 激光器示意图(He-Ne激光)
实验选择的光源是气体型He-Ne内腔式激光器1-1所示,波长为的红光,功率2mW。
常用光学元件
光学实验中的基本部件是光学元件,如透镜、平面反射镜、分束镜、棱镜、偏振元件、光栅、滤光片可变光阑包括可调的狭缝和圆孔光阑
1透镜
透镜有成像作用,利用它可传递物和像的图像。准直镜、成像透镜、傅立叶变换透镜均可使用不同孔径和焦距的透镜来实现。为了提高光的透射率,透镜表面要镀增透膜。在选用透镜时,要选用没有缺陷和污脏的透镜(因为它们会使观察或记录图像产生噪声)。
2分束镜
分束镜是光学实验系统的一个重要元件,它的作用是将入射光束具有一定光强比的两
,在干涉仪系统组装的实验中可产生两束有一定夹角的相干波,在全息制作实验中可产生参考光和物光。分束镜一般是通过在玻璃板上镀干涉膜制成分光比可以连续变化或分段变化。
3扩束器(扩束镜)
因激光束的发散角很小,需要用一个扩束镜以大光束的发散角。通常可用20倍、40倍的显微物镜或焦距很短的单片正透镜或负透镜实现。本实验中,扩束镜采用是40倍的显微物镜。
4)平面反射镜
平面反射镜一般用于折转光路,其直径大小应根据所折转的光直径而定。用于转折宽光束的反射镜,除了有一定的孔径要求之外,还有表面平面度的要求。另外,当光入射到普通反射镜的玻璃基上时,要先经过折射然后再反射,反射光的损失很大。同时玻璃片基的两面会因多次反射引入杂散光。为了消除附光固化打印机加反射光影响,反射镜通常都是在前表面上镀制反射膜。所以光学实验需用表面平整度高和涂有多层反射膜的高反射率反射镜。
3.1.3常用机械部件
防震平台、光学镜架,读数平台、多自由度微调器、光纤调整架
1防震平台
光学实验需要一个稳定的减震工作平台特别是对于干涉和全息图制作实验,所记录的都是参考波和物光波干涉条纹,如果在曝光过程中因为振动导致两光波有变化,就要影响干涉条纹的调制度。通常要求该光波的振动变化小于十分之一波长。影响稳定性的因素有震动、空气流和热变化等。震动的主要影响来自地基的震动,如果记录系统部件的机构有松动就会把震动放大,所以必须对工作台采取减震措施。专用气浮工作台是最好的减震台。简单的减震方法可用砂箱、微塑料、气垫(用汽车、飞机轮子的内胎)和重1000~2000kg的铸铁或花岗岩,并应安装一个隔离罩。如果不用隔离罩,做实验时室内不要通风,工作人员不要大声讲话和距工作台远一些。

本文发布于:2024-09-23 03:10:43,感谢您对本站的认可!

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