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光学实验预备知识

光学实验是普通物理实验的一个重要部分。这里先介绍光学实验中经常用到的知识和调节环节。初学者在做实验前应认真阅读这些内容，并且在实验中遵守有关规则和灵活运用有关知识。

一、光学元件和仪器的维护

透镜、棱镜等光学元件，大多数是用光学玻璃制成的 ，它们的光学表面都是经过仔细研磨和抛光，有些还镀有一层或多层薄膜。 对这些元件或其材料的光学性能（如折射率、反射率、透射率等）都有一定要求，

但它们的机械性能和化学性能可能较差，若使用和维护不当，则会降低

光学性能甚至损坏报废。造成损坏的常见原因 有：摔坏、磨损、污损、发霉、腐蚀等。为了安全使用光学元件和仪器，必须遵守以下规则：

、必须在了解仪器的操作和使用方法后方可使用。

、轻拿轻放，勿使仪器或光学元件受到冲击或震动，特别要防止摔落。不使用的光学元件应随时装入专用盒内并放入平台的箱子里，最好放入干燥器中保存。

、切忌用手接触元件的光学表面。如必须用手拿光学元件，只能接触其磨沙面，如棱镜的边缘、棱镜的上下底面等。见图 1。

图1手持光学元件的方式Ⅰ—光学面，Ⅱ—磨砂面

、光学表面如有灰尘，用实验室专备的干燥脱脂棉轻轻拭去或用橡

皮球吹掉。

、光学表面上若有轻微的污痕或指印，用清洁的镜头纸轻轻拂去，但不要加压擦拭，更不准用手帕、普通纸片、衣服等擦拭。若表面有较

严重的污痕或指印，应由实验室人员用丙酮或酒精清洗。所有镀膜面均不能接触或擦拭。

、防止唾液或其它溶液溅落在光学表面上。

、调整光学仪器时，要耐心细致，一边观察一边调整，动作要轻、慢，严禁盲目及粗鲁操作。

、仪器用完后应放回箱内或加罩，防止灰尘玷污。

二、消视差

光学实验中经常要测量像的位置和大小，经验告诉我们 ，要测准物体的大小，必须将量度标尺与被测物体紧贴在一起。如果标尺远离被测

物体，读数将随眼睛的位置不同而有所改变，难以测准，如图 2所示。可是在光学实验中被测物往往是一个看得见摸不着的像，怎样才能确定

标尺和待测像是紧贴在一起的呢？利用“视差”现象可以帮助我们解决

这个问题。为了认识“视差”现象，我们可做一个 简单实验：双手各伸出一只手指，并使一指在前，一指在后相隔一定距离，且两指平行。用

一只眼睛观察，当左右（或上下）晃动眼睛时（眼睛移动方向应与被观

察手指垂直），就会发现两指间有相对移动，这种现象称为“视差” 。而且还会看到离眼近者，其移动方向与眼睛移动方向相反；离眼远者则与

眼睛移动方向相同。若将两指紧贴在一起，则无上述现象，即无“视差” 。由此可以利用视差现象来判断待测像与标尺是否紧贴。若待测像和标尺

间有视差，说明它们没有紧贴在一起，则应该稍稍调节像或标尺位置，并同时微微晃动眼睛观察，直到它们之间无视差后方可进行测量。在光学实验中，“消视差”常常是测量前必不可少的操作步骤。

图2 眼睛位置不同所得测量结果不同

三、共轴调节

光学实验中经常要用一个或多个 透镜成像。为了获得质量好的像，必须使各个透镜的主光轴重合 （共轴），并使物体位于透镜的主光轴附近。此外透镜成像公式中的物距、像距等都是沿主光轴计算长度的，为了测

量准确，必须使透镜的主光轴与带有刻度的标尺平行 ，因此要进行共轴调节。具体调节方法如下：

、粗调。将光源、物和透镜靠拢，调节它们的取向和高低左右位置，凭眼睛观察，使它们的中心处在一条和标尺平行的直线上，使透镜的主

光轴与标尺平行，并且使物和成像平面与平台垂直。因调节效果与实验者的经验有关，称为粗调。

、细调。这一步骤要靠其他仪器或成像规律来判断和调节，不同的装置可能有不同的具体调节方法，以物 与单个凸透镜共轴的调节方法为例。

使物体与单个凸透镜共轴实际上是指将物上某一点调到主光轴上。首先要知道如何判断物上的点是否 在透镜的主光轴上。根据凸透镜成像

规律即可判断。如图 3所示，当物 AB与像屏之间的距离 b大于4f时，

将凸透镜光轴移到 O

1

或O位置都能在屏上成像，一次成大像 A

2 1

B，一次

1

成小像AB

2 2

。物点A位于光轴上，则两次像的 A

1

和A点都在光轴上而且

2

重合。物点 B不在光轴上，则两次像的 B和B

1 2

一定都不在光轴上，而且

不重合。但是，小像的 B

2

点总是比大像的 B

1

点更接近光轴。

图3共轴调节的光路图

可见，若要将 B点调到凸透镜光轴上，只需记住像屏上小像的 B点

2

位置（可用坐标纸作参照物），调节透镜（或物）的高低左右，使 B向B

1 2

靠拢。反复调节几次直到 B与B

1 2

了。

重合，说明 B点已调到透镜的主光轴上

若要调多个透镜共轴，则应先将物上 B点调到一个凸透镜的主光轴上，然后，同样根据轴上物点的像