1、光学综合仪的教学实践,吉林大学 物理学院,王荣，康智慧，姜云，高锦岳,三、光学综合仪的教学实践,主 要 内 容,一、实验教学改革的必要性,二、光学综合仪的结构特点及设计理念,一、实验教学改革的必要性,1、实验教学改革势在必行,教学改革表现在在以下几个方面：,教学理念,二、光学综合仪的结构特点及设计理念,光学综合仪是一种组装式的综合型、研究型光学实验系统。,编排了光学基本实验、综合设计性实验和研究性实验的10个题目的实验。,基本实验,（5） 光的偏振现象及其应用实验,（1） 干涉、衍射实验（圆孔衍射、单缝衍射、双缝干涉及衍射光栅）,（2） 迈克耳孙干涉仪及其应用实验,（3） 法布里-珀罗干涉仪及
2、其应用实验,（4） 比较三种分光器件的分光特性及其光谱分辨本领。,三、光学综合仪的教学实践,综合、设计性实验,（1） 了解并组装Mach-Zehnder干涉仪，观测折射率随气体压强、浓度 的变化规律。,（2） 组装迈克耳孙干涉仪并测量物体往返运动的频率、瞬时速度等 物理量,研究性实验,（1）利用法布里-珀罗扫描标准具对光的调制作用进行激光通信。,（2）晶体的电光效应和电光调制。,（3）用法布里-珀罗标准具观测半导体激光器的模式结构，研究外腔 反馈对激光器模式影响。,光学综合仪的教学效果,1 通过实验内容的重新调整和组合，加深了学生对光学基本现象、规律的理解，同时，对物理光学的基本理论有了更全面
3、、更深入的认识和理解。,2 将基础实验与应用结合起来，同时引入现代科研的手段，增加了实验的直观性和趣味性，增强了学生将基本理论用于解决实际问题的意识，提高了学生综合思维能力和综合应用知识的能力。,3 自组装的结构特点，为学生提供了充分发挥个性的平台，学生能够通过自主设计、按照自己的意愿组建实验光路；有利于培养学生的开拓精神和创新能力。,4 科研性实验的开设，为学生提供了进行科学研究的良好机会，使学生在科研方法、技能等方面得到了良好的训练。,(1) 观察双缝干涉、单缝衍射、圆孔衍射条纹，并分析 其特点和物理机制,双缝干涉 单缝衍射 圆孔衍射,用实验数据与理论曲线拟合的方法确定实验参数,双缝干涉实
4、验与理论拟合,a,b,其中：,back,(2) 迈克耳孙干涉仪的调整和使用，分析双光束干涉 的特点和物理机制,光学元件组装示意图,等倾干涉,等厚干涉,Michelson干涉仪实验与理论拟合,He-Ne,x,用实验数据与理论曲线拟合的方法确定实验参数,back,(3) 法布里泊罗干涉仪的调整和使用，分析多光束干涉 的特点和物理机制,光学元件组装示意图,F-P干涉条纹 双纵模,F-P干涉条纹 单纵模,用实验数据与理论曲线拟合的方法确定实验参数,F-P 干涉仪实验与理论拟合,光,源,h,其中：,back,几种分光器件的光谱分辨本领比较,棱镜(汞灯光谱),光栅分光(汞灯光谱),F-P标准具 (He-N
5、e纵模间隔),579.07nm,576.96nm,546.07nm,546nm,578nm,back,(5) 偏振光的产生与鉴别以及椭圆偏振光的形状确定,M,N,back,Mach-Zehnder干涉仪及其应用,测量空气折射率随压强的变化：A：待测气体样品池，B：压力测量用的U型管，C：压力改变装置。,实验得到的干涉条纹,back,使用迈克耳逊干涉仪测量瞬时速度,使用迈克耳逊干涉仪测量瞬时速度,由前面的实验数据，计算各个时间段的瞬时数度，并作出速度变化曲线,t根据实验数据可以得到S为一个波长=632.8nm,back,用F-P扫描标准具分析He-Ne激光的纵模结构,光电接收器,He-Ne,扫描标准具,电压扫描信号,数据采集,计算机,F-P扫描标准具结构示意图,He-Ne激光双纵模结构,He-Ne激光单纵模结构,氦氖激光器,扫描标准具,光电接收器,计算机,扬声器,It,F-P可透射波长,激光波长,利用法布里-珀罗扫描标准具对光的调制作用进行激光通信,back,电光效应和电光调制,不同偏压、不同光强下的调制输出,起偏器,检偏器,数据采集,电光晶体,偏压,back,
