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实验报告 光学实验平台的设计 姓名:王坚凯 学号班级:光科1202 北京交通大学 DATE \@ yyyy年M月 2014年7月 北京交通大学实验报告 STYLEREF 标题名 摘 要 摘 要 光学平台广泛应用于光学、电子、精密机械制造、冶金、航天、航空、航海、精密化工和无损检测等领域，以及其他机械行业的精密试验仪器、设备振动隔离的关键装置中。 菲涅耳衍射是光源—障碍物和障碍物—接收屏的距离中至少有一个是有限远的衍射。 北京交通大学实验报告 STYLEREF 标题名（不入目录） 目录 目录 TOC \o 1-3 \h \z \u 摘 要 ii 1 设计概述 1 1.1 背景 1 1.2 目标 1 2 实验内容 2 2.1 菲涅耳单缝和圆孔衍射 2 2.2 直边菲涅耳衍射 5 2.3 平台参数 6 3 总结与展望 7 3.1 论文小结 7 3.2 展望 7 参考文献 8 北京交通大学实验报告 STYLEREF 1级标题 总结与展望 设计概述 背景 当今科学界的科学实验需要越来越精密的计算和测量，因此一个能与外界环境和干扰相对隔离的设备仪器对实验的结果测量时非常重要的。能够固定各种光学元件以及显微镜成像设备等的光学平台也成为科研实验中必备的产品。光学平台最主要的一个目标是消除平台上任意两个以上部件之间的相对位移。 光学平台广泛应用于光学、电子、精密机械制造、冶金、航天、航空、航海、精密化工和无损检测等领域，以及其他机械行业的精密试验仪器、设备振动隔离的关键装置中。 目标 设计光学实验平台包括菲涅耳单缝和圆孔衍射、直边菲涅耳衍射等光学波动实验，所有实验均在一个平台上实现。 PAGE 8 实验内容 菲涅耳单缝和圆孔衍射 实验目的： 加深对菲涅耳衍射半波带的理解；? 研究菲涅耳衍射和夫琅和费衍射的条件。?? 实验原理： 利用惠更斯原理，可以定性地从某时刻的已知波阵面位置求出后面另一时刻的波阵面位置。但惠更斯原理的子波假设不涉及子波的强度和相位，因而无法解释衍射图样中的光强分布。菲涅耳在惠更斯的子波假设基础上，提出了子波相干叠加的思想，从而建立了反映光的衍射规律的惠更斯－菲涅耳原理：?波阵面前方空间某点处的光振动取决于到达该点的所有子波的相干叠加。在此原理的基础上，我们得到了菲涅耳衍射积分公式，并在不同近似下，归纳出在两类不同的衍射现象。菲涅耳衍射是光源—障碍物和障碍物—接收屏的距离中至少有一个是有限远的衍射。 菲涅耳衍射的一般装置如图所示，其中S是点光源，K是开有某种形状孔径的衍射屏（或不透明屏），P是观察屏，且在距离衍射屏不太远的地方。（通常光源离衍射屏的距离都要比衍射屏上的孔径大得多，为简单起见可以认为光源发出的光波垂直照射在衍射屏上，即只要观察屏离衍射屏不远，也可以用平行光照明。） P P Ro K S/ R S SUM() 图1 菲涅耳衍射的一般装置 S/ 点合振幅的大小取决于露出的半波带数 SUM() 由上式可知，对于圆孔中心和光源的直线S S/上的不同点所露出的半波带数目亦不相同，因而在这条直线上移动观察屏时会发现，某些点的光强最大，而另一些点的光强为最小。另一方面，R和Ro不变时，改变圆孔半径ρ也会使考察点的光强度有明暗交替的变化。 由菲涅耳衍射原理： 当观察屏不动时，改变缝宽d，半波带的数目改变；当半波带数为奇数时屏中央出现亮纹；当半波带数为偶数时屏中央出现暗纹。 当缝宽d不变时，移动屏，当半波带数为偶数时，屏中央为暗纹；当半波带数为奇数时屏中央为亮纹。 当缝宽改变到很小时或屏较远时，菲涅耳衍射转化为夫琅和费衍射。 实验装置： 单缝衍射： 1：激光器架（SZ-42） 7：白屏 （SZ-13） 2：He-Ne激光器 (GY-10) 8：通用底座（SZ-04） 3：扩束器（T-GSZ-A02, f ′= 6.2） 9：二维平移底座（SZ-02） 4：透镜架（SZ-08） 10：二维平移底座（SZ-02） 5：透镜架（SZ-08）