光學實驗（簡體書）

本書內容由五部分組成： 第1章光學實驗的基礎知識； 第2章應用光學實驗，選編16個實驗； 第3章物理光學實驗，共22個實驗； 第4章信息光學實驗，共12個實驗； 第5章現代光學綜合實驗，共6組，15個實驗。

王慧琴，南昌大學理學院教授，江西省光信息科學與工程教指委專家，從事實驗教學和光電領域科研。獲省教學成果二等獎1項和校級3項，副主編的《大學物理實驗》獲省優秀教材一等獎；《近代物理實驗》為十三五規劃教材。

本書作為一本光學實驗的教材，在講述實驗基本內容的同時，還加入了大量與時俱進的新興技術的介紹，以便讓讀者在學習基本光學知識的同時，能夠更好地了解現代光學技術的發展趨勢。本書主要用於光電信息科學與工程專業的光學實驗的教學，也可用作物理學、應用物理學和電子信息類專業的教材和參考書。

光學是一個迅猛發展且日新月異的學科，不斷出現新的理論和技術。隨著新工科的建設和發展，光學技術不斷被融入到其他領域，使得光無處不在，光學實驗也逐漸變成了多專業大學生必修的實驗課程。面對日益綜合的光學知識、日益更新的實驗儀器、日益發展的光學技術，產學研融合度越來越大，要求學生掌握的知識面越來越寬，教材也應順應時代發展，滿足學生專業實驗技能訓練和知識的需求。本書是以光電信息科學與工程專業實驗為載體，在近30年光學實驗教學實踐經驗基礎上，參考兄弟院校所開設的實驗項目，結合部分儀器供應商提供的儀器設備，重構了工程光學和專業綜合光學實驗體系，編寫成了這本教材。本書除了介紹應用光學、物理光學和信息光學等一系列經典實驗外，還介紹了一些多技術交叉、綜合性強的新實驗項目，其中經典實驗部分盡量多介紹新的實驗方法。希望能通過這些實驗項目的介紹，使學生掌握光學實驗儀器的結構、工作原理、使用方法和實驗技巧，提高用實驗方法研究光學現象和解決實際問題的能力。

本書共編入了65個實驗項目，內容組成如下： 第1章光學實驗的基礎知識； 第2章應用光學實驗，選編16個實驗； 第3章物理光學實驗，共22個實驗； 第4章信息光學實驗，共12個實驗； 第5章現代光學綜合實驗，共6組，15個實驗。

本書由王慧琴負責編寫、編輯、校訂和定稿。從事光電專業及實驗教學的同仁們為本書的編寫提供了有益的討論，其中韓道福老師為第5章的編寫提供了有益的建議； 馮璐老師為本書的架構提供了良好的建議和修改意見； 吳建寶老師為本書第5章的編寫提供了有益的建議； 梁曉軍老師為本書的出版也提供了一定的幫助； 研究生黃輝為本書的校訂提供了一定的幫助。在此，對他們表示衷心的感謝。

本書主要用於光電信息科學與工程、光學工程、物理學、應用物理學等專業學生的光學實驗教學，也可作為光通信、光電子技術、應用電子等相關領域的教材和學習參考書。

由於編者的水平有限，疏漏之處在所難免，敬請讀者給予中肯的批評斧正。

作者謹識
於上海程園
2021年8月

第1章光學實驗的基礎知識

1．1光學實驗課程的目的、任務和基本要求

1.1.1實驗前準備

1.1.2實驗操作

1.1.3實驗結果呈現

1．2光學實驗的操作規範

1．3常用光源

1．3．1熱輻射光源

1．3．2氣體放電光源

1．3．3電致發光光源

1．3．4激光光源

1．4常用光電探測器

1．5常用光機械部件

1．6常用光學元器件

1．6．1透鏡

1．6．2平面反射鏡

1．6．3分束鏡

1．6．4棱鏡

1．6．5光柵

1．6．6偏振片

1．6．7波片

1．6．8濾光片

1．7常用光學測量儀器

1．7．1望遠鏡

1．7．2讀數顯微鏡

1．7．3測微目鏡

1．8光學系統調整的基礎知識

1．8．1光源平行度調整

1．8．2等高共軸調整

1．8．3光束的準直

1．9光學實驗測量誤差來源與消減方法

1．9．1光學實驗中的誤差來源

1．9．2系統誤差分析與消減

第2章應用光學實驗

2．1薄透鏡成像特性及焦距的測定

2．2正負透鏡組合成像的規律研究

2．3厚透鏡或透鏡組合焦距的精密測量

2．3．1放大率法測焦距

2．3．2精密測角法測焦距

2．4正正透鏡組合的基點測量及成像規律研究

2．5棱鏡系統的成像規律研究

2．6望遠系統搭建及光學特性參數測量

2．7投影系統搭建及放大率測量

2．8顯微系統搭建及光學參數測量

2．9眼睛的光學原理及視力矯正

2．10分光儀與玻璃折射率及色散測量(小偏向角法)

2．11阿貝折射儀與液體折射率及色散測量(全反射法)

2．12棱鏡攝譜儀與光波波長測量

2．13透鏡六種像差的觀察

2．14星點法測量單色像差和色差

2．15刀口陰影法測量光學系統像差

2．16剪切干涉法測量光學系統像差

第3章物理光學實驗

3．1光的等厚干涉實驗

3．2邁克耳孫干涉實驗

3．3用邁克耳孫干涉儀測空氣折射率

3．4邁克耳孫干涉儀的搭建及介質折射率或厚度的測量

3．5楊氏雙縫干涉實驗

3．6雙棱鏡干涉測波長

3．7勞埃德鏡干涉測波長

3．8法布裡珀羅干涉儀測波長差

3．9汞綠線的光譜精細結構的測量

3．10馬赫曾德爾干涉實驗

3．11單縫和圓孔的夫瑯禾費衍射實驗

3．12用雙光源衍射法測量狹縫寬度

3．13單縫和圓孔菲涅耳衍射現象的研究

3．14直邊菲涅耳衍射實驗

3．15透射光柵的光柵常量及角色散率測量

3．16超聲光柵測聲速實驗

3．17光柵單色儀的搭建與定標

3．18偏振光的產生與檢驗及波片實驗

3．19用布儒斯特定律測玻璃折射率

3．20用旋光儀測旋光溶液的旋光率和濃度

3．21橢圓偏振法測量薄膜厚度和折射率

3．22光電效應及普朗克常量的測定

第4章信息光學實驗

4．1全息照相

4．2全息光柵的製作與性能測試

4．3全息透鏡的製作

4．4阿貝成像原理和空間濾波

4．5θ調制實現圖像假彩色編碼

4．6光柵濾波法實現圖像相加減

4．7全息存儲片的製作

4．8匹配濾波與圖像識別

4．9卷積定理的實驗驗證

4．10分辨率板直讀法測光學系統的分辨率

4．11利用朗奇光柵測光學系統的調制傳遞函數

4．12利用狹縫測光學系統的調制傳遞函數

第5章現代光學綜合實驗

5．1微小長度變化測量綜合實驗

5．1．1傳感法測微小長度變化

5．1．2光放大法測長度的微小變化

5．1．3雙光柵衍射干涉法測微小位移

5．2自然和磁致旋光綜合實驗

5．2．1自組旋光實驗儀測糖溶液的旋光率

5．2．2法拉第磁光效應的驗證

5．3光的調制綜合實驗

5．3．1光調制的基本原理

5．3．2晶體的電光調制實驗

5．3．3晶體的聲光調制實驗

5．3．4晶體的磁光調制實驗

5．4激光原理與技術綜合實驗

5．4．1HeNe氣體激光器的調試及模式分析

5．4．2激光光束發散角的測量

5．4．3電光調Q脈衝YAG激光器與倍頻實驗

5．5光纖傳感器綜合實驗

5．5．1布拉格光纖光柵傳感器及溫度、應變測量

5．5．2光纖FP干涉傳感器及微振動測量

5．6液晶光閥尋址及圖像處理綜合實驗

5．6．1基於電尋址液晶光閥的光信息處理實驗

5．6．2基於光尋址液晶光閥的光信息處理實驗

參考文獻