实验报告偏光显微镜与单偏光镜下的光学性质

材料结构表征与分析实验

第一部分透射偏光显微技术

实验一偏光显微镜

一、实验目的要求

1、了解偏光显微镜的主要构造、装置，使用和保养方法。

2、学会偏光显微镜的一般调节和校正方法（调节照明、调节焦距、中心校正、确定及校正下偏光镜振动方向和检查上下偏光镜是否正交）。

二、实验设备

XPA-6型和XPA-7型偏光显微镜，黑云母（晶光1）和角闪石（晶光2）薄片。

三、偏光显微镜的构造

偏光显微镜的型号很多，但各种型号的主要构造大体相同。现以我国江南光学仪器厂生产的XPT—6型偏光显微镜为例，其构造按顺序自下而上为：

1、镜座：支持整个显微镜的全部质量，其外形为具有立体柱的马蹄形。

2、镜臂：为一弯曲臂，其下端与镜座相连，上端连接镜筒。在镜筒的连接处，装有粗动及微动调焦螺旋，可以使镜筒上升和下降，用以调节焦距。

3、反光镜：为具平、凹两面的小圆镜，可以任意转动，以便对准光源，把光线反射到显微镜的光学系统中。使用时尽量取得所需的亮度。

4、下偏光镜（起偏镜）：由偏光片制成，位于反光镜之上。由反光镜反射上来的自然光波，通过下偏光镜之后，变成振动面固定的偏光。通常是将下偏光镜的振动面为在东西方向。一般以符号“PP”代表下偏光镜的振动面方向。

5、锁光圈：位于下偏光镜之上，轻轻移动其调节手柄可以使锁光圈自由开合，用以控制光线的通过量。缩小光圈，可使视域光度减弱。

6、聚光镜：位于锁光圈与载物台之间，由一组透镜组成。它可以把下偏光镜透出的平行偏光束高度会聚成锥形偏光束。不用时可以推向侧面。装有使聚光镜系统升降的螺旋，用以调节聚光镜的位置。

幻灯片7

7、载物台：为一个可以水平转动的圆形平台。圆周边缘有3600的刻度，并附有游标尺，可以直接读出载物台转动角度（能读到分）。载物台中央有一个圆形孔，是光线的通道。圆孔旁有一对弹簧夹，用以夹持薄片。载物台外缘有固定螺丝，用以固定载物台。

8、镜筒：为一长的直圆筒，连接在镜臂上。转动与镜臂连接处的粗动和微动调焦螺旋，可以使镜筒上升和下降，用以调节焦距。镜筒上端插目镜，下端装物镜。由目镜上端至装物镜处的长度称机械筒长。物镜后焦平面与目镜前焦平面之间的距离称光学筒长。镜筒中间装有勃氏镜、上偏光镜及试板孔。

9、物镜（接物镜）：是由1~5组复式透镜组成。下端的透镜称前透镜，上端的透镜称后透镜。一般说来，前透镜愈小，镜头愈长，其放大倍率愈大。

每台偏光显微镜附有物镜5个，即4×、10×、25×、45×、63×。每个物镜上注有放大倍率及数值孔径（N.A.），以及光学筒长、薄片盖玻璃厚度。使用时将选用的物镜夹于镜筒下端的弹簧夹上。

物镜的光孔角及数值孔径是物镜的重要参数。通过物镜前透镜最边缘光线与前焦点所

构成的夹角称光孔角（下图）。半光孔角的正弦与观察介质折射率的乘积为数值孔径nsin θ，以N.A 表示。数值孔径的大小与物镜的分辨率有关，数值孔径越大，分辨率越高。

θ

λsin 61.0n d =

10、目镜（接目镜）：附有目镜3个，5×及10×两个（其中一个装分度尺，一个装十字丝）。显微镜的放大倍率等于目镜放大倍率与物镜放大倍率的乘积。

11、上偏光镜（分析镜）：结构与下偏光镜相同。但其振动面方向与下偏光镜振动面方向垂直。一般以符号“AA ”表示上偏光镜振动面方向。上偏光镜可以推入或拉出光学系统。 12、勃氏镜：位于目镜与上偏光镜之间，是一个小的凸透镜，可以推入和推出（或转入和转出）光学系统。勃氏镜在观察干涉图时使用，它与目镜一起组成望远系统，能将物镜后焦平面上的干涉图进一步放大，以便观察。

除上述主要部件外，偏光显微镜中还有一些附件：

（1）测定晶体上光率体椭圆半径及光程差的附件有石膏试板、云母试板、石英楔等。 （2）测定颗粒大小及百分含量的附件有物台微尺、网格镜片。 四、实验步骤

在熟悉偏光显微镜的构造及各主要部件的用途基础上，学会使用偏光显微镜。具体操作步骤如下：

1、装卸镜头（目镜，物镜）：将选用的目镜插入镜筒，并使目镜十字丝位于东西、南北方向。物镜装卸时用右手的拇指和食指托住镜座，中指扶住镜头，将镜座上的槽的缺口对准

镜筒下端，从右往左插入。左手打开弹簧夹或拉出固定螺栓，右手的物镜装入后往前转动至镜座中心位于正前方，这时放下弹簧夹将镜头夹住，或将固定螺栓对准镜座的缺口固定紧。本次实验规定用中倍物镜（10×）。

2、调节照明（对光）：装上目镜和物镜后，轻轻推出上偏光镜及勃氏镜，打开锁光圈，目视镜筒内，转动反光镜对准光源，直至视域最明亮为止。注意切勿将反光镜直接对准太阳光。

3、装（卸）薄片：把装有盖玻璃的一面朝上置于物台中央，并用薄片夹子夹住，卸薄片时，先把薄片夹子推开，取下薄片即可。注意必须使薄片的盖玻璃朝上，否则不能准焦，特别是使用高倍物镜时。

4、调节焦距（准焦）：调节焦距是为了使薄片中的物像清晰可见，其调节步骤如下：

（1）从侧面观察，转动粗动螺旋，使镜筒下降或使物台上升，至镜筒下端的物镜与载物如上的薄片比较靠近为止。若使用高倍物镜时，必须使物镜几乎与薄片接触为止。

（2）从目镜中观察，再转动微动调焦螺旋，直至视域内物像完全清晰为止。

准焦后物镜前端与薄片平面之间的距离称工作距离。工作距离的长短与物镜的放大倍率有关。一般来说，物镜的放大倍率愈小，工作距离愈长；物镜放大倍率愈大，工作距离愈短。

5、显微镜的中心校正：校正中心的目的是使物镜中轴与物台的旋转轴重合。若二者重合时，转动物台3600，在视域内可见任一物点都以十字丝交点为园心作园周运动（图3）。若二者不重合，转动物台时在视域内可见物点运动轨迹的园心将偏离十字丝交点（图4），这时就需要对显微镜作中心校正，其步骤如下：

图3：物镜中轴与物台图4：物镜中轴与物台旋转轴旋转轴重合不重合需做中心校正

（1）将物镜安装在正确位置并准焦后，在薄片中任选一小物点a，移动薄片，使物点a位于视域中心的十字丝交叉点（图5A）。

（2）将薄片固定，旋转物台，若物镜中轴与物台旋转轴不一致时，则物点a围绕另一中心作圆周运动（图5B），其圆心O点为物台旋转轴出露点。

图5 校正中心的步骤示意图

（3）旋转物台1800，使物点a由十字丝交点移至a’处（图5C）。

（4）轻轻扭动物镜上的两个校正螺丝，使物点a’移至偏心圆心O点（图5D）。

图5 校正中心的步骤示意图

（5）移动薄片在视域内再任选一小物点，转物台3600，若小物点不离开十字丝中心，则显微镜中心校正完毕：若小物台仍离开十字丝中心作园周运动，则应重复B、C步骤，直至小

物点在转动物台时不离开十字丝中心为止。

图5 校正中心的步骤示意图

（6）如果中心偏离很大时，转动物台，物点a由十字丝交点移至视域之外（图6）。根据质点移动情况，估计偏心圆圆心O点在视域外的位置及偏心圆半径长短。然后将物点转到十字丝交点，扭动物镜上的校正螺丝，使物点由十字交点，向偏心圆圆心O点相反方向移动大约相当于偏心圆半径的距离。

再移动薄片，使物点回移至十字丝交点处，转动物台，该物点可能在视域呈小圆周移动。此时可按上述中心偏离较小的方法进行校正。如果中心仍偏离较大，物点仍移出视域之外。再按偏心大的方法校正。

6 中心偏离较大时，校正中心示意图

6、确定下偏光镜振动方向及上下偏光镜是否正交的检查：

在偏光显微镜的光学系统中，下、上偏光镜振动方向应当正交，而且是左右（东西）和前后（南北）方向，并分别与目镜十字平行（图7）。其确定下偏光镜的振动方向和检查上、下偏光镜振动方向是否正交的方法如下。

图7 目镜十字丝的检验

图8 下偏光镜振动方向的校正

（1）确定及校正下偏光镜的振动方向

使用中倍物镜准焦后，用薄片（晶光1或晶光4）做实验，找出黑云母（具有一组极完全解理，转动物台颜色变化很明显，由浅黄变为暗褐色的颗粒）置视域中心。转动载物台使黑云母的颜色变得最深为止。此时，黑云解理缝方向代表下偏光振动方向（因为光波沿黑云母解理缝方向振动时，吸收最强，颜色最深）。如果黑云母解理缝方向与目镜十字丝的横丝（左右方向）平行，则下偏光镜位置正确，其振动方向为左右方向，即横丝方向。如果不平行，转动物台，使黑云母解理缝方向与横丝平行，旋转下偏光镜，至黑云母的颜色变得最深为止，此下偏光镜振动方向位于左右方向（图8）。

图8 下偏光镜振动方向的校正

（2）检查上下偏光镜振动方向是否正交

使用中倍物镜，调节照明系统使视域最亮。推入上偏光镜，如果视域黑暗，证明上、下偏光镜振动方向正交。若视域不黑暗，说明上、下偏光镜振动方向不正交，如果下偏光

镜振动方向已经校正为左右方向，则需校正上偏光镜振动方向。转动上偏光镜至视域黑暗为止（相对黑暗）。如果显微镜中的上偏光镜不能转动，则需要作专门修理。经过上述校正之后，目镜十字丝应当严格与上、下偏光镜振动方向一致。

注意：实验桌上的显微镜上、下偏光镜都校正过，同学们不要再校正。如果发现上、下偏光振动方向镜不正交需要调整，请报告教员，原则上不许同学随意乱调，以免损坏偏光显微镜。

五、注意事项

1、做实验前先检查显微镜及其镜盒中的配件和附件是否完整，若不完整应及时报告实验室老师。

2、安装薄片时必须注意将盖薄片朝上。

3、要严格按照规程操作，对于实验仪器物品要轻拿轻放，用完后要物归原位，实验结束后要收拾好显微镜。

六、实验报告

1、画出偏光显微镜基本构造的示意图，标明各主要部件的位置，名称及作用。

2、写明你所用偏光显微镜上下偏光镜是否正交。

实验二单偏光镜下观察（一）

一、实验目的要求

1、认识解理等级，了解同一种矿物晶体不同方向切面上解理缝的表现情况不同，学会解理夹角的测定方法。

2、学会在单偏光镜下观察矿物晶体的颜色，认识多色性现象及其明显程度，了解同一种矿物，不同方向切面上多色性表现情况不同。

二、实验薄片

黑云母（晶光1）和角闪石（晶光2）

三、实验指导

所谓单偏光镜下的研究，就是观察、测定晶体薄片的光学性质时，只使用下偏光镜（起偏镜）。由反光镜反射来的自然光波，通过下偏光镜后，变成振动方向平行下偏光镜振动方向PP的偏光（图9A）。

图9 单偏镜的装置及光波通过下偏光镜及晶片的情况

如果物台上放置均质体或非均质体垂直光轴的晶片时，这类晶片的光率体切面为圆切面，由下偏光镜透出的振动方向平行PP的偏光，进入晶片后，沿任一圆半径方向振动通过薄片，

基本不改变原来的振动方向（图9B），此时晶片的折射率值等于圆切面半径。

图9 单偏镜的装置及光波通过下偏光镜及晶片的情况

如果物台上放置非均质体除光轴以外的其它方向切面时，其光率体切面为椭圆切面。当晶

片上的光率体椭圆切面长短半径之一与PP方向平行时（图9C），由下偏光镜透出的振动方

向平行PP的偏光，进入晶片后，沿该半径方向振动通过薄片，不改变原来的振动方向，此

时晶片的折射率值等于该半径的长短。

图9 单偏镜的装置及光波通过下偏光镜及晶片的情况

当晶片上的光率体椭圆切面半径与PP斜交时（图9D），由下偏光镜透出的振动方向平行PP 的偏光，进入晶片后，发生双折射，分解形成两种偏光，其振动方向分别平行晶片上光率体椭圆切面长短半径的方向，折射率值分别等于椭圆长短半径，双折射率等于椭圆长短半径之

差，二者在晶片中的传播速度不同。

图9 单偏镜的装置及光波通过下偏光镜及晶片的情况

单偏光镜下观察，测定的主要特征有：晶体的外表特征：如晶体的形态、解理及解理

角等；与晶体对光波选择吸收有关的光学性质，如晶片的颜色、多色性及吸收性。与晶体

折射率值大小有关的光学性质，如突起、糙面、边缘、贝克线等。

幻灯片31

1、晶体形态：晶体的形态鉴定晶体的一种重要特征，薄片中看到的晶体形态大多数能反映

出晶体发育程度及其固有的结晶习性。根据晶体发育完好程度将晶体分为三级，即自形晶、半自形晶和他形晶。

自形晶：通常晶形极完整，边界被自身晶面所限，切面上呈平直的多边形，如黑云母，四钛酸钡等。

半自形晶：晶体的某些晶面发育良好，切面上呈平直的特征，而另一些晶面则不平直，如角闪石，柱面比较平直，而两端晶面不规则。

他形晶：晶体无完整的晶面，形态不规则，如石英晶粒。

自形晶体能发育固有形态，在晶体薄片中所见的往往是其某一方向上的切面，分析其晶体形态时应综合考虑。

图10 晶体切面外形与切面方向的关系

晶体的结晶习性即晶体在三维空间生长的情况，常见的几何形貌有等轴的粒状，二维的片状、板状，一维的针状、纤维状。此外，在晶体集合体中，晶体往往表现出一定的形态。

图11 集合体中晶体的形态

2、解理：一些晶体受力时沿某一特定方向裂开成光滑的平面，称为解理。不同的晶体所具有解理方向、完全程度、组数及解理夹角往往不相同，所以解理是鉴定晶体的特征之一。同时，解理面的方向还往往与晶面、晶轴有一定联系。

在磨制薄片过程中，由于机械张力的影响，使解理面之间张开形成细缝，加拿大树胶得以充填其中。由于晶体的折射率与加拿大树胶折射率不同，光波通过二者之间界面时发生折射、全反射作用，使解理面之间的细缝与晶体的明显程度不同而使细缝显示出来。因此，晶体的解理在晶片中表现为沿一定方向平行排列的细缝，称为解理缝。解理缝与缝之间的间距往往大致相等。解理的完全程度不同，晶片中解理缝的特征也不同。根据解理的完全程度，解理缝的特征可大致划分为三个等级：

（1）极完全解理：解理缝细、密、长，且往往贯通整个晶体，如云母类的解理（图12—1）。（2）完全解理：解理缝较粗，缝与缝之间的间距较宽，一般不完全连续，如角闪石在和辉石类的解理（图12—2）。

（3）不完全解理：解理缝断断续续，有时仅见解理缝痕迹，如橄榄石（图12—3）。

图12 晶体的解理等级

晶片中解理缝的宽度、清楚程度，除与晶体解理的完全程度有关外，还与切面方向有密切联系。当解理面垂直晶片平面时（图13），解理缝最细最清楚；若升降镜筒，改变焦点平面，解理缝不会左右移动。当解理面倾斜时，解理缝变宽。若升降镜筒，解理缝向左右移动。

图13 解理面宽度与切面方向的关系

当晶体具有两组解理时，则需要测定其夹角。晶体中解理面之间的夹角本来是固定的，但由于切面方向不同，晶片上解理缝之间的夹角大小有差异，如图14中1、2、3夹角的大小不同。只有同时垂直两组解理的切面上，才是两组解理面真正的夹角。同时垂直两组解理面的切面的特征是：两组解理缝最细最清楚，当解理平行目镜十字丝纵丝时，微微升降镜

筒，改变焦点平面，解理缝不左右移动。

图14 晶片上解理缝夹角大小与切面方向的关系

3、晶片的颜色：当光波透过晶体薄片时，不管晶片如何透明，总是要吸一部分光波。如果晶片对白光中各种单色光波的吸收程度相等，则透过晶片后仍为白光，只是强度有所减弱，此时晶片不显颜色，称为无色晶体。如果晶片对白光中各种色光波的吸收程度不等，则透出晶片的各种单色光波强度比例发生改变。透出晶片的各单色光综合起来使晶片呈现特定

的颜色。

晶片对白光中各单色光波的不等量吸收，称选择吸收。因此，在单偏光镜下，晶体薄片呈现

的颜色是晶片对白光中各单色光波选择吸收的结果。选择吸收使晶片呈现各种复杂的颜色。

图15 白光主色图

在白光主色中如图15所示：对顶的两色为互补色，如红与绿、橙与兰、黄与靛、黄绿与紫，均为互补色。每一对顶的二色在浓度相等的情况下混合为白色。在白光照射时，如果晶体对某一主色完全吸收，所呈现的颜色是这一主色的补色。每一种颜色又是它相邻二色的混合色。如果晶体对某种色光全部吸收，在用这种单色光照明时，晶体呈现黑色。晶体在薄片中颜色的深浅是由晶体吸收的总强度不同引起，总吸收率越大，晶体颜色越深，反之颜色越浅。颜色深浅变化称为吸收性。

图15 白光主色图

光性均质体晶体的任何方向上对自然光和偏振光的吸收性及选择吸收均相同。旋转物台，晶体的颜色及深浅不发生变化。

光性非均质体，由于各向异性，在偏振光下晶体各个方向上对不同波长的光的选择吸收及吸收总量各不相同。旋转物台时，晶体各方向呈现不同的颜色，这种颜色的变化称为多色性。

一轴晶有两个主要颜色，分别平行于光率体的Ne、No两个主轴方向，又称为二色性，例如黑电气石，Ne=淡紫色，No=深兰色，这就是多色性公式，如图16所示。各主轴的吸收性的强弱用吸收性公式来表示，例如电气石的吸收性公式表示为No＞Ne。

图16 黑电气石平行于Z轴切面的多色性现象

二轴晶有三个主色，分别平行于二轴晶的三个主轴Ng、Nm、Np。例如角闪石，其多色

性公式为Ng=深绿，Nm =绿，Np =黄绿。其吸收性公式为Ng＞Nm＞Np。

图16 黑电气石平行于Z轴切面的多色性现象

四、实验步骤

1、注意观察黑云母、普通角闪石不同切面的形态、解理、颜色的特点。

2、测量普通角闪石的解理角：把具有两组解理且解理缝最细最清晰的普通角闪石颗粒视域中心，先使其中的一组解理缝平行纵丝（图17A），记录物台上的读数（如N1），再使另一组解理缝平行纵丝（图17B），记录物台上的读数（如N2），此两角度之差（N2—N1）的绝对值即为角闪石的解理夹角。

3、观察黑云母，普通角闪石的多色性和吸收性现象，把欲观察的矿物—黑云母或角闪石移到视域中心，转动物台一周，观察黑云母角闪石的颜色变化，记录并画图表示。

图17 解理夹角的测定

五、注意事项

1、在薄片上观察判断晶体形态应多观察同一晶体的不同切面，综合判断其形态。

2、转动物台观察多色性时，可在同一视域内对比不同切面间的颜色变化。

3、测量解理角时必须校正好中心，否则测出的角度不准确。

六、实验报告

将所观察和测定的内容填入下表：

矿物名称切面

形态

解理解理角测量多色性吸收性组

数

发育

特点

N1 N2 |N2-N1

|

现象多色性

公式

黑云母一

组

/ / / 颜色

颜色

最

最

无

解

理

/ / / /

色

角闪两

组

颜色最

深

石色

颜色最

浅

色

一组

/ / /

色

色实验三单偏光镜下的观察（二）

一、实验目的要求

1、通过七种有代表性矿物的边缘、糙面、贝克线的观察，掌握突起等级，认识不同等级突起的特征。

2、认识贝克线，学会利用贝克线移动规律，确定相邻两物质折射率的相对大小，确定突起正负。观察闪突起的特点。

二、实验设备

偏光显微镜、晶光3薄片，该薄片中有七种矿物，其排列的顺序依次为：方解石、萤石、歪长石、石英、磷灰石、橄榄石、石榴子石。

三、实验指导

边缘、糙面、贝克线和突起都是与晶体折射率有关的现象。

1、晶体的边缘和贝克线：在晶体界面上，由于光的折射、反射发生光的分散和叠加。由于光的分散形成无光或少光区，它形成了一个黑暗带叫晶体边缘（或轮廓）；由于光的叠加而形成的一个明亮带叫贝克线（或光带）。贝克线由德国学者贝克（Becke）于1893年首先发现而命名。

在观察到相邻晶体时，贝克线在镜筒升降移动有一定规律，即提升镜筒时，贝克线向折射率高的介质移动，下降镜筒时，贝克线向折射率低的介质移动。根据贝克线移动规律可以判定相邻介质晶体折射率的大小。

贝克线产生的原因可以用图18加以说明。

（1）图18A表示了界面上折射率大的介质覆盖在折射率小的介质上面。当平行光线射到界面上时，光线由光疏介质进入光密介质，折射线靠近界面的法线，使折射率高的介质一边由于光线增加而产生一个亮带。当提升镜筒时，物镜的焦平面由F１升至F２，折射光线与入射的平行光线相交的位置向折射率大的介质移动，即贝克线向折射率大的介质移动。反之，下降镜筒，贝克线称向折射率小的介质。

图18 边缘和贝克线的成因及贝克线移动规律

（2）图18B表示了界面上折射率小的介质覆盖在折射率大的介质上面。当平行光线由光密介质进入光疏介质，由于这时折射角大于入射角，所以光线仍折向折射率大的介质。提升镜

筒时，贝克线仍移向折射率大的介质。

图18 边缘和贝克线的成因及贝克线移动规律

望远镜和显微镜实验报告

望远镜和显微镜 实验报告 BME8 鲍小凡 2008013215 【实验目的】 （1）了解望远镜和显微镜的构造及其放大原理，并掌握其使用方法； （2）了解放大率等的概念并掌握其测量方法； （3）进一步熟悉透镜成像规律。 【实验原理】 一、望远镜 1、望远镜的基本光学系统 无穷远处物体发出的光经物镜后在物镜焦平面上成一倒立缩小的实像，再利用目镜将此实像成像于无穷远处，使视角增大，利于人眼观察。 图1 望远镜的基本光学系统 使用望远镜时，应先调目镜，看清分划板，再调镜筒长度。使被观察物清晰可见并与分划板叉丝无视差（中间像落在分划板平面上）。 2、望远镜的视放大率。 记目视光学仪器所成的像对人眼的张角为ω’，物体直接对人眼的张角为ω，则视放大率： tan 'tan ωωΓ= 由几何光路可知： 0'''tan ,tan '''e e y y y f f f ωω= == 因此，望远镜的视放大率： 0' 'T e f f Γ= 实际测量望远镜无焦系统的视放大率时，利用图二所示的光路图。当物y 较近时，即物距： () 100'1''e L f f f <+ 时，物镜所成的像会位于O e 右侧（实像）或左侧（虚像），经目镜后，即成缩小的实像y’’，于是视放大率： 00'''''T e e f f y f f y Γ= ==

图2 测望远镜的视放大率图 3、物像共面时的视放大率。 当望远镜的被观测物位于有限远时，望远镜的视放大率可以通过移动目镜把像y’’推远到与物y 在一个平面上来测量。如图三。此时： ''tan ',tan y y L L ωω= = 于是可以得到望远镜物像共面时的视放大率： ()() 010''''''e T e L f f y y f L f +Γ= =- 可见，当物距L 1大于20倍物镜焦距时，它和无穷远时的视放大率差别很小。 可见，当物距L 1大于20 倍物镜焦距时，它和无穷远时的视放大率差别很小。 图3 测望远镜物象共面时的视放大率 二、显微镜 1、显微镜的基本光学系统 显微镜的物镜、目镜都是会聚透镜，位于物镜物方焦点外侧附近的微小物体经物镜放大后先成一放大的实像，此实像再经目镜成像于无穷远处，这两次放大都使得视角增大。为了适于观察近处的物体，显微镜的焦距都很短。 图4 显微镜基本光学系统 使用时需先进行视度调节使分划板叉丝的像位于人眼明视距离处，再调焦使被观察物清晰可见并与分划板叉丝的像无视差。 2、显微镜的视放大率。 显微镜的视放大率定义为像对人眼的张角的正切和物在明视距离D =250㎜处时直接对人眼的张角的正切之比。于是由三角关系得：

实验四 单偏光镜下的晶体光学性质

实验四单偏光镜下的晶体光学性质 ——矿物边缘、贝克线、糙面及突起(2学时，验证性) 一、预习内容： 矿物的边缘、贝克线、糙面及突起特征，闪突起现象 二、目的要求： 1.进一步理解矿物边缘、贝克线、糙面、突起及闪突起的含义； 2.根据矿物边缘、糙面和贝克线移动方向来区分突起等级。 3.学会应用贝壳线移动规律确定相邻矿物折光率的相对大小及其突起正负； 4.了解闪突起及折射率色散的特征。 三、实验内容： 1.观察矿物的边缘、xx线、糙面及突起 薄片号： (3210)xx、xx和萤石 (3460)普通角闪石 (1103)橄榄石、单斜辉石 (3480)石榴石 根据以上矿物边缘轮廓、糙面特征及突起高低，确定它们的突起等级和突起正负。 2.观察矿物闪突起现象 薄片号： (3140)方解石

3.用贝壳线、色散效应法比较相邻矿物折光率的高低 四、实验提示： 1.矿物的边缘、xx线的观察 在单偏光镜下，从岩石薄片中找相邻两个折射率不同的物质接触处，置于视域中心，缩小缩光圈，在矿物边缘处可见到一条较黑暗的界限，即矿物的边缘；在边缘附近处还可见一条较明亮的细线，即贝克线。 2.糙面的观察 在单偏光镜下，可观察到某些矿物表面象粗糙皮革一样，不光滑，呈麻点状的现象，即糙面。矿物与树胶折射率差值愈大，糙面愈显著，反之亦然。如石榴石、橄榄石、萤石的糙面显著；而石英糙面就不显著。 3.突起等级的观察 (1)根据矿物边缘、糙面的明显程度及突起高低，可将突起划分为六个等级，分别为负高突起、负低突起、正低突起、正中突起、正高突起和正极高突起。 (2)观察xx线的注意事项 贝克线是矿物颗粒黑暗边缘附近的明亮细线，不仔细观察难于发现。在观察贝克线时要选择颗粒较清洁的边缘部分，将其移至视域中心，适当缩小锁光圈，微微提升镜筒或下降物台，这样贝克线会显得更清晰。 观察矿物与树胶之间的贝克线移动方向，可确定矿物突起正负；结合糙面、边缘的明显程度，可确定矿物突起等级。当观察石榴石贝克线时，在其边缘附近有时可能产生另一条亮线(假贝克线)，升降镜筒，其移动方向与贝克线相反，这时，换用较低倍的物镜(4×)，则可使之消除或减弱。 (3)正突起与负突起的判断方法有： ①以加拿大树胶(N＝1.54)为标准，分为正突起和负突起：

用zemax设计光学显微镜光学系统设计实验报告

课 程 设 计 光学显微镜设计 设计题目 学 号 专业班级 指导教师 学生姓名 测量显微镜

根据学号得到自己设计内容的数据要求： 1.目镜放大率10(即焦距25） 2.目镜最后一面到物面距离110 3.对准精度1.2微米 按照实验步骤，先计算好外形尺寸。然后根据数据要求选取目镜与物镜。 我先做物镜。因为这个镜片比较少。按物镜放大率选好物镜后，将参数输入。简单优化，得到比较接近自己要求的物镜。 然后做目镜，同样的做法，这个按照焦距选目镜，将参数输入。将曲率半径设为可变量，调入默认的优化函数进行优化。发现“优化不了”，所有参数均没有变化。而且发现把光源放在“焦点”位置，目镜出射的不是平行光。我百思不得其解。开始认为镜头库的参数可能有问题。最后我问老师，老师解释，那个所谓的“焦点”其实不是焦点，我错误的把“焦点”到目镜第一个面的距离当成了焦距。这个目镜是有一定厚度的，不能简单等效成薄透镜。焦点到节点的距离才是焦距。经过老师指点后，我尝试调节光源到目镜第一面的距离，想得到出射平行光，从而找到焦点。但这个寻找是很费力气的，事倍功半。老师建议我把目镜的参数倒着顺序输入参数。然后用平行光入射，然后可以轻松找到焦点。 但是，按照这个方法，倒着输入参数，把光源放在无限

远的地方（平行光入射），发现光线是发散的。不解。还是按照原来的方法。把光源放在目镜焦点上，尽量使之出射平行光。然后把它与优化好的物镜拼接起来。后来，加入理想透镜（会聚平行光线），加以优化。 还有一个问题，就是选物镜的时候，发现放大倍率符合了自己的需求，但工作距离与共轭距，不符合自己的要求。这个问题在课堂上问过老师，后来经老师指点，通过总体缩放解决。 物镜参数及优化函数

自组显微镜和望远镜

如何自组显微镜和望远镜？ 1. 自组显微镜和望远镜( hkais 2008-07-04 23:59:17 提供资料) 查看详情>>> 可以在下面这个论坛上面找，就有相关的制作文章。 望远镜论坛望远镜、天文望远镜、显微镜的研究与制作及二手交易的论坛... 镜之家--望远镜论坛 2. 自组显微镜和望远镜( gm807 2008-08-23 11:48:38 提供资料) 查看详情>>> 1.仪器的准备 望远镜实验 光学平台，标尺，物镜，目镜，二维架，二维平移底座，三维平移底座等。 显微镜实验 光源，微尺，透镜架，物镜，目镜，三维平移底座，升降调节架，毫米尺，双棱镜架等。 2.望远境步骤 自组望远镜 (1)参照光路图组成望远镜，向约3米远处的标尺调焦，使标尺的像清晰可见，并对准两个红色指标间的“E”字(距离为d1)； (2)观察者用一只眼睛观察望远镜视场中标尺的像，另一只眼睛直接注视标尺，在视觉系统获得被望远镜放大的和直观的标尺的叠加像，再测出放大的红色指标内直观标尺的长度d1。 (3)求出自组望远镜的放大率，并与计算出的放大率作比较。 3.显微境步骤 (1)按光路图布置各器件，目测调至共轴。 调节光源，微尺，物镜和目镜之间的距离，在显微镜系统中得到清晰的放大的微尺的像。 (2)在目镜之后置一与主光轴成45°角的平玻璃板（半透半反），距此玻璃板25cm处置一白光源照明的毫米尺; (3)测量显微镜的放大率：通过显微镜能看到微尺的放大像，这个像与半透半反镜所成的标尺的像在同一平面上，从这两个像的大小之比求得显微镜的放大率。 (4)测量物镜与目镜之间的距离，并比较显微镜的测量放大率与计算放大率。 3. 自组显微镜和望远镜( 黄燕 2008-08-13 16:32:05 提供资料) 查看详情>>> 1,比较各种测量薄透镜焦距的方法,设计出测量焦距的光路,并测量出实验提供的所有透镜的焦距,从中选择出适合组装显微镜和望远镜的透镜. 2,设计出自组望远镜的光学系统,画出光路图,说明结构和简单原理,并用你选择的透镜组成望远镜 3,设计出自组显微镜的光学系统,画出光路图,说明结构和简单原理,并用你选择

实验八 晶体在单偏光镜下的观察

实验八晶体在单偏光镜下的观察 一、实验目的 1. 认识晶体在单偏光下的性质。 2. 熟悉贝克线移动的规律。 二、实验装置 1. 10×物镜，10×目镜。 2. 推出上偏光镜、聚光镜、勃氏镜 三、实验内容 1. 晶体形态的观察 自形晶：边棱全为直线，如α－刚玉 单自形晶：边棱部分为直线，部分为曲线，如墨云母。 他形：晶体边缘全部为曲线，如方解石、石英。 骸晶：莫来石。 2. 颜色、吸收性和多色性的观察 黑云母：黑褐→淡黄 角闪石：深绿→浅绿 3. 解理及解理角测定 极完全解理：黑云母 完全解理：辉石、角闪石、方解石 不完全解理：橄榄石、萤石 解理角测定：①选择垂直或近于垂直两组解理的切面；②转动载物台，使一组解理方向与目镜十字丝平行，记下载物台刻度；③转动载物台，使另一组解理方向与同一目镜十字丝平行，记下载物台刻度；④解理角等于二刻度之差。 4. 糙面、突起和贝克线 1. 突起和糙面的观察 负高突起：N<1.48，糙面及边缘显著，如萤石。 负低突起：N＝1.48～1.54，表面光滑，边缘不明显，如正长石、磷石英。 正低突起：N＝1.54～1.60，表面光滑，边缘不清楚，如石英。 正中突起：N＝1.60～1.66，表面略显粗糙，边缘清楚，如角闪石、红柱石、莫来石、重晶石。 正高突起：N＝1.66～1.78，表面糙面显著，边缘明显而且较宽，如辉石、刚玉。 正极高突起：N>1.78，糙面显著，边缘很宽，如石榴子石、斜锆石。 2. 贝克线的观察 ①用平面反光镜。 ②换用25倍物镜，矿物薄片自选。 ③准焦后，将两介质的交界线移至视域中心。 ④适当缩小锁光圈。 ⑤来回旋转（粗动或微动）螺丝，在转动中观察。注意两介质边缘。贝克线移动的规律是提升镜筒，贝克线移向折射率大的一方；下降镜筒，贝克线移向折射率小的一方。多观察几遍。

光学显微镜实验报告

光学显微镜实验报告 通信（1）班赵雯琳1140031 【实验目的】 1·熟悉光学显微镜的构造和工作原理 2·学习使用显微镜测量小长度的方法 【实验仪器】 显微镜，可调狭缝，白光源 【实验原理】 显微镜是用来观察和研究微小物体的助视仪器，它的主要部分是物镜和目镜。为简便起见，吧构造复杂的物镜和目镜视为由单个凸透镜组成，物镜焦距较目镜短。 物体先由物镜放大再由目镜放大观察到该实像。 【实验内容】 1·取出显微镜，置于左前方，便于观察与记录。 2·打开白光源，显微镜进行调光。 3·将可调狭缝置于载物台上，并固定好。 4·调节调焦手轮，使得狭缝的像清晰。 5·调节分划板及焦距，使得分划板观察清晰。 6·调节测微鼓轮，使得分划板的第一个交点位于左狭缝的左端。 7·转动分划板，当第一个交点位于左狭缝时，记下数据，继续转动手轮，当同一个交点位于右侧狭缝时，再次记录数据。 8·将手轮转回左狭缝的左端，再向右端转动，重复7的步骤，记录三组数据。

【数据】 σ=0.01 d=1.65±0.01mm 【误差分析】 1·调节目镜不够准确，使得分划板不是非常地清晰，狭缝板与分划板不处于相对平行的两个平面。 2·手轮的空转需要空间，产生空转误差。 3·视觉的误差使得度数不是非常准确。 【注意事项】 1·狭缝应垂直于显微镜筒的移动方向，使得测量的狭缝下同一水平上。 2·用分划板上的同一点测狭缝的距离，保证测量的狭缝在同一水平上。 3·分划板与狭缝的像必须清晰且在相对平行的两个平面，消除误差。 4·在每次测量中必须保证手轮往同一方向转动，避免空转误差。 5·注意度数采用千分尺的度数方法。

望远镜与显微镜实验报告

望远镜和显微镜 实验报告 BME8鲍小凡15 【实验目的】 （1）了解望远镜和显微镜的构造及其放大原理，并掌握其使用方法； （2）了解放大率等的概念并掌握其测量方法； （3）进一步熟悉透镜成像规律。 【实验原理】 一、望远镜 1、望远镜的基本光学系统 无穷远处物体发出的光经物镜后在物镜焦平面上成一倒立缩小的实像，再利用目镜将此实像成像于无穷远处，使视角增大，利于人眼观察。 图1 望远镜的基本光学系统 使用望远镜时，应先调目镜，看清分划板，再调镜筒长度。使被观察物清晰可见并与分划板叉丝无视差（中间像落在分划板平面上）。

2、望远镜的视放大率。 记目视光学仪器所成的像对人眼的张角为ω’，物体直接对人眼的张角为ω，则视放大率： tan 'tan ωωΓ= 由几何光路可知： 0'''tan ,tan '''e e y y y f f f ωω= == 因此，望远镜的视放大率： 0' 'T e f f Γ= 实际测量望远镜无焦系统的视放大率时，利用图二所示的光路图。当物y 较近时，即物距： () 100'1''e L f f f <+ 时，物镜所成的像会位于O e 右侧（实像）或左侧（虚像），经目镜后，即成缩小的实像y’’，于是视放大率： 00'''''T e e f f y f f y Γ= == 图2 测望远镜的视放大率图 3、物像共面时的视放大率。 当望远镜的被观测物位于有限远时，望远镜的视放大率可以通过移动目镜把像y’’推远到与物y 在一个平面上来测量。如图三。此时：

''tan ' ,tan y y L L ωω= = 于是可以得到望远镜物像共面时的视放大率： ()() 010''''''e T e L f f y y f L f +Γ= =- 可见，当物距L 1大于20倍物镜焦距时，它和无穷远时的视放大率差别很小。 可见，当物距L 1大于20倍物镜焦距时，它和无穷远时的视放大率差别很小。 图3 测望远镜物象共面时的视放大率 二、显微镜 1、显微镜的基本光学系统 显微镜的物镜、目镜都是会聚透镜，位于物镜物方焦点外侧附近的微小物体经物镜放大后先成一放大的实像，此实像再经目镜成像于无穷远处，这两次放大都使得视角增大。为了适于观察近处的物体，显微镜的焦距都很短。 图4 显微镜基本光学系统 使用时需先进行视度调节使分划板叉丝的像位于人眼明视距离处，再调焦使被观察物清晰可见并与分划板叉丝的像无视差。

立式光学仪实验报告doc

立式光学仪实验报告 篇一：光学实验报告 建筑物理 ——光学实验报告实验一：材料的光反射比、透射比测量实验二：采光系数测量 实验三：室内照明实测实验小组成员：指导老师：日期：XX年12月3日星期二实验一、材料的光反射比和光透射比测量 一、实验目的与要求室内表面的反射性能和采光口中窗玻璃的透光性能都会直接或间接的影响室内光环境的好坏，因此，在试验现场采光实测时，有必要对室内各表面材料的光反射比，采光口中透光 材料的过透射比进行实测。通过实验，了解材料的光学性质，对光反射比、透射比有一巨象的数值概念，掌握测量方法和注意事项。 二、实验原理和试验方法 （一）、光反射比的实验原理、测量内容和测量方法光反射比测量方法分为直接测量方法和间接测量法，直接测量法是指用样板比较和光反 射比仪直接得出光反射比；间接法是通过被测表面的照度和亮度得出漫反射面的光反射比。 下面是间接测量法。

1. 实验原理 （1）用照度计测量：根据光反射比的定义：光反射比p是投射到某一材料表面反射出来的光通量与被该光源的光通量的比值，即： p=φp/φ 因为测量时将使用同一照度计，其受光面积相等，且，所以对于定向反射的表面，我们 可以用上述代入式，整理后得：p=ep/e 对于均匀扩散材料也可以近似的用上述式。可知只要测出材料表面入射光照度e和材料反射光照度ep，即可计算出其反射比。（2） 用照度计和亮度计测量 用照度计和亮度计分别测量被测表面的照度e和亮度l 后按下式计算 p=πl/e 式中：l---被测表面的亮度，cd/m2； e—被测表面的照度，lx 。 2.测量内容要求测量室内桌面、墙面、墙裙、黑板、地面的光反射比。每种材料面随机取3个点测量3次，然后取其平均值。 3.测量方法 ①将照度计电源（power）开关拨至“on”，检查电池，如果仪器显示窗出现“batt”字 样，则需要换电池；

实验1 显微镜的使用实验报告

实验1 显微镜的使用实验报告 班级：10生科二班/星期三上午第二大节课/第二小组 姓名：杨袁予童组员：杨方、朱树生 实验时间2113年 3月 6日 一、实验名称 显微镜的使用方法 二、实验目的: 1、掌握显微镜的构造，熟练使用显微镜进行试验观察。 2、能够分析显微镜常见故障的原因，并作适当处理。 三、实验内容： 1、利用高、低倍显微镜和油镜观察一些永久装片。 2、将所观察到的镜像绘制成图片。 三、实验器材: 显微镜、装片或切片等。 四、实验原理： 1、显微镜的用途 显微镜是一种精密的放大仪器，是研究生物学不可缺少的工具。在学习生物学的过程中，要研究许多细微的结构，必须借助显微镜进行观察。 2、显微镜的构造 光学显微镜由机械装置和光学系统两大部分组成，其中光学系统主要包括物镜、目镜、遮光器和光源等。 3、显微镜的成像原理 光学显微镜的光学系统两由大部分组成。由目镜和物镜组成成像系统，由反光镜和旋转光样构成照明系统。

五、实验步骤: 1、低倍镜的使用 （1）取镜和放置：右手握住镜臂,左手托住镜座。把显微镜轻轻地放在实验桌上略偏左、离实验桌边缘5cm为宜。 （2）对光：转动转换器：使低倍物镜正对通光孔(镜端与孔保持2厘米距离)。转动遮光器，使大的光圈对准通光孔。左眼注视目镜内，右眼睁开同时用手转动反光镜对向光源。直到目镜里看到白亮的视野。（3）放置玻片标本：把要观察的装片放在载物台上，有标本的一面向上 使标本正对通光孔的中心，然后用压片夹压住。 （4）调节焦距：下降镜筒，侧目注视物镜头，用手旋转粗准焦螺旋直到物镜头接近装片为止。上升镜筒，左眼注视目镜内，用手旋转粗准焦螺旋使镜筒缓缓上升，直到从目镜内看清物像为止。再轻微来回转动细焦螺旋，使物像更清晰。 2、高倍镜的使用 （1）选好目标：一定要先在低倍镜下把需进一步观察的部位调到中心，同时把物像调节最清晰的程度，才能进行高倍镜的观察。 （2）转动转换器：调换上高倍镜头，转换高倍镜时转动速度要慢，并从侧面进行观察（防止高倍镜头碰撞玻片），如高倍镜头碰到玻片，说明低倍镜的焦距没有调好，应重新操作。 （3）调节焦距：转换好高倍镜后，用左眼在目镜上观察。调节细准焦螺旋。如果视野的亮度不合适，可用集光器和光圈加以调节。

显微镜参数测量实验

光电综合实验（1） 实验报告 姓名学号 学院: 专业: 题目: 显微系统特性参数的测量 指导教师：王小燕

2010 年 1 月 22 日 显微系统特性参数的测量 一、实验目的 通过对显微系统特性参数的实际测量，进一步掌握显微系统的基本成像原理，同时加深对其各参数的理解。 二、实验内容 1.通过自组显微镜来提高学生的动手能力以进一步加深对显微系统理解。 2.更换目镜和物镜，测量不同显微系统的线视场、放大倍率。 3.使用显微镜观察光纤面板，并通过显微镜读数计算光纤直径。 三、实验仪器 待测显微镜、25×测微目镜、10×目镜、8×物镜、3×物镜、标准刻尺、照明光源等。 四、测量原理 （一）显微镜的原理示意如下图1所示： 图1 显微镜原理示意图 从图中可见，显微镜由物镜及目镜构成，显微镜的特点是有较大的光学间隔且其物镜的焦距不大，目镜的焦距也比较小。被观测的物体首先经显微镜的物镜放大后其像再经目镜放大以供人眼观察，其成像过程是一个二次成像过程。其系统放大率

目Γ=Γβ （1） 式中β为物镜的垂轴放大倍率，Γ目为目镜的视觉放大倍率。 (二) 显微镜线视场的检测 从显微镜原理图可见，对于显微镜而言，分划板是其视场光阑，显微镜的线视场主要取决于视场光阑的大小，且显微镜的视觉放大率越大，它的物空间的线视场越小。 若在显微镜承物台上放置一标准玻璃刻尺，并以光源照明，令显微镜对标准玻璃刻尺进行调焦，使人眼通过显微镜看清其像，则显微镜中所能看到的最大刻线范围即为显微镜的线视场。 五、测量步骤 （一）显微系统线视场的测量 1、将标准刻尺放置在被测量显微镜的承物台上，固定好位置，并用光源照明刻尺。 2、更换显微镜的物镜（如果物镜的放大倍率选择过大则看不到刻尺的像），同时通过拔插的方式选择一个适合的目镜，转动旋钮令显微镜对刻尺进行调焦，直至看到刻尺的清晰的像，若通过调整只能看见刻尺的模糊的像，则还需更换目镜进行相应的视度调节。 3.此时读出通过显微镜目镜所能看到的最大的刻尺范围，此数值即为待测显微镜的线视场的大小。由于在此成像过程中所用的物为已知刻值的刻尺，所以通过直接读取格值的方式就能够测量出线视场的大小，十分方便快捷。 4.用不同的物镜和目镜组合成显微系统，依次进行线视场的测量，并记录数据。 （二）光纤面板的测量 1. 将待测光纤面板放置在显微镜（选用25×测微目镜和8×物镜）的承物台上，固定好位置，并用光源照明光纤面板。 2.调节转动旋钮令显微镜对光纤面板聚焦，直至看到光纤面板的清晰的网格像。 3.固定显微镜不动，转动测微目镜的螺旋旋钮，并通过目镜观察十字线移动的光导纤维数目m ，此时记录下螺旋旋钮移动的距离L ，则可测得光纤直径d ：

望远镜和显微镜实验报告材料

大学物理实验报告 【实验名称】望远镜和显微镜 【实验目的】 （1）了解望远镜和显微镜的构造及其放大原理，并掌握其使用方法； （2）了解视放大率等概念并掌握其测量方法； （3）进一步熟悉透镜成像规律。 【实验原理】 （一）望远镜 1．望远镜基本光学系统 基本的望远系统是由物镜和目镜组成的无焦系统，物镜L0的像方焦点'o F与目镜e L的物方焦点e F重合，如图所示。无穷远物体发出的光经物镜后在物镜焦平面上成一倒立缩小的实像，再利用目镜（短焦距）将此实像成像于无穷远处，使视角增大，利于人眼观察。为了利于对远处物体的观测，望远镜物镜的焦距一般较长。 1. 望远镜的基本光学系统 图示望远镜，物镜与目镜均为会聚透镜，这种望远镜称为开普勒望远镜，其优点是可在物镜与目镜之间的中间像平面上安装分划板（其上有叉丝和刻尺）以供瞄准或测量。实验装置中用到的望远镜（如分光计上的望远镜，光杠杆系统中的望远镜等）均为开普勒望远镜，在中间像平面上装有分划板。 实际上，为方便人眼观察，物体经望远镜后一般不是成像于无穷远，而是成虚像于人眼明视距离处；而且为实现对远近不同物体的观察，物镜与目镜的间距即镜筒长度可调，物镜的像方焦点与目镜的物方焦点可能会不重合。使用望远镜时，观察者应先调目镜看清分划板，使分划板成像于人眼明视距离处，再调节望远镜镜筒长度，即改变物镜、目镜间距，使被观察物清晰可见并与分划板叉丝无视差。 2. 望远镜的视放大率 视放大率Γ定义为目视光学仪器所成的像对人眼的张角（记为ω’）的正切与物体直接对人眼的张角（记为ω）的正切之比，即：

tan ' tan ωω Γ= 对图示望远镜，有： y''' tan ,tan ''o e e y y f f f ω=ω== 因此，望远镜的视放大率T Γ为 T o '=' e f f Γ 其中，e f 、'e f 分别是e L 的物方焦距、像方焦距，e f ＝'e f 。 实际测量望远镜无焦系统的视放大率时，可以利用图示光路。 用仪器测出像高''y ，从三角关系可得出： ''''' o o T e e f f y f f y Γ= == 因此无焦系统的视放大率可测出。 测量望远镜的视放大率图 3. 物像共面时的视放大率 当望远镜的被观察物位于有限远时，望远镜的视放大率可以通过移动目镜把像''y 推远到与物y 在一个平面上来测量。如图所示：

实验一 普通光学显微镜的使用与生物绘图

实验一普通光学显微镜的使用与生物绘图 【目的要求】 1. 了解显微镜的构造和各部分的性能，学习并掌握正确的使用技术和保养措施； 2. 学会制作临时装片、徒手切片的方法。 3．学会绘制生物图。 【材料和用品】 显微镜、微藻培养液 【实验内容与方法】 （一）普通光学显微镜的基本构造、使用方法及保护 1、显微镜的基本结构 显微镜构造很复杂，种类很多，但基本结构是由机械和光学两大部分构成，现分述如下：1.1 机械部分它是为光学部分服务的部件，包括以下六部分： (1) 镜座：显微镜最下面呈马蹄形或圆形的部分，起稳定和支持显微镜作用。 (2) 镜柱：直立于镜座上的短柱，支持显微镜的其它部分。 (3) 镜臂：弯曲成马蹄形的部分，便于手持，下端与镜柱相连接的地方有一个倾斜关 节，可使镜臂倾斜，便于观察。 (4) 载物台：自镜臂下端向前伸出，放置标本用的平台，其中央有一个园孔，叫通光孔。台 上有一移动器（老式的左右各有一个压片夹），用以固定和移动标本。 (5) 镜筒：和镜臂上方连接的园筒部分。有的显微镜镜筒内有一抽管，可适当抽长，一般 长度是160-170mm。镜筒上端装有目镜，下端有一个可转动的园盘，叫物镜转 换器（或叫物镜旋转盘），其上装有2-4 个物镜。 (6) 调焦器：为镜壁上两种可转动的螺旋，一大一小，能使镜筒上下移动，调节焦距。大的 叫粗调焦器，升降镜筒较快，用于低倍镜对焦；小的叫细调焦器，升降镜筒较 慢。 1.2 光学部分由接目镜、接物镜、反光镜、聚光器等四部件组成。 (1) 接目镜：装于镜筒上方，由两组透镜构成，接目镜的作用是把接物镜所形成的倒立实像 再放大成为一个虚像。接目镜上刻有5×，8×，10×，15×，25×等符号，表示放大倍数。 我们所观察到的标本的物像，其放大倍数是接物镜和接目镜放大倍数的乘积。如接物镜是10×，接目镜是8×，其物像的放大倍数是10×8＝80 倍。可在接目镜内两个透镜间的光栏上可装一根剪短的毛发，做为指针，用以指示要观察的材料。

光学显微镜实验报告

光学显微镜实验报告集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988）

光学显微镜实验报告 通信（1）班赵雯琳 1140031 【实验目的】 1·熟悉光学显微镜的构造和工作原理 2·学习使用显微镜测量小长度的方法 【实验仪器】 显微镜，可调狭缝，白光源 【实验原理】 显微镜是用来观察和研究微小物体的助视仪器，它的主要部分是物镜和目镜。为简便起见，吧构造复杂的物镜和目镜视为由单个凸透镜组成，物镜焦距较目镜短。 物体先由物镜放大再由目镜放大观察到该实像。 【实验内容】 1·取出显微镜，置于左前方，便于观察与记录。 2·打开白光源，显微镜进行调光。 3·将可调狭缝置于载物台上，并固定好。 4·调节调焦手轮，使得狭缝的像清晰。 5·调节分划板及焦距，使得分划板观察清晰。 6·调节测微鼓轮，使得分划板的第一个交点位于左狭缝的左端。 7·转动分划板，当第一个交点位于左狭缝时，记下数据，继续转动手轮，当同一个交点位于右侧狭缝时，再次记录数据。

8·将手轮转回左狭缝的左端，再向右端转动，重复7的步骤，记录三组数据。 【数据】 σ=0.01 d=1.65±0.01mm 【误差分析】 1·调节目镜不够准确，使得分划板不是非常地清晰，狭缝板与分划板不处于相对平行的两个平面。 2·手轮的空转需要空间，产生空转误差。 3·视觉的误差使得度数不是非常准确。 【注意事项】 1·狭缝应垂直于显微镜筒的移动方向，使得测量的狭缝下同一水平上。 2·用分划板上的同一点测狭缝的距离，保证测量的狭缝在同一水平上。 3·分划板与狭缝的像必须清晰且在相对平行的两个平面，消除误差。 4·在每次测量中必须保证手轮往同一方向转动，避免空转误差。 5·注意度数采用千分尺的度数方法。

薄透镜焦距测量及自组显微镜、望远镜

薄透镜焦距测量及自组显微镜、望远镜 【学习重点】 1.了解和掌握透镜焦距的简单测量方法 2.掌握显微镜和望远镜的基本结构、工作原理及其调节和使用方法【仪器用具】 1.5米光具座、透镜夹持架、凸透镜三个、半透半反镜、平面镜、分化板、钨灯光源 【预习重点】 1.自准法测量透镜的原理 2.位移法测量透镜焦距的原理 3.显微镜和望远镜的工作原理 4.显微镜和望远镜放大倍数的定义及测量中如何运用的 【背景知识】 1.自准法：自准法是自准直技术的简称，它在平行光管和测量望远镜 的调整、测量球面和非球面的面型以 及测量透镜或光学系统的焦距等方面 有着广泛应用，是几何光学实验中经 常采样用的一种实验技术。无限远的 物经透镜成象，象处在透镜的焦平面 上。准直技术在光学实验中通常是指 产生平行光束或获得处于无限远的

物的方法。自准法测量透镜焦距就是首先利用待测透镜自身产生 一个位于无限远的物，再用待测透镜对它成象，通过测量象与透镜之间的距离来确定透镜的焦距。自准直法测量透镜焦距的原理 如图1所示。当物y位于透镜的焦平面上时，经透镜L和平面反射镜所组成的光学系统后，如果在焦平面上成一与物等大的到立实象，物到透镜中心的距离就是透镜的焦距。 2.位移法又称贝塞尔法或二次成象法。测量原理如图2所示。首先 从理论上可知，只要 A 4f',上述公式都成立，在实验之前思考一下，在实验中这个条件还成 立吗？如果不成立，原因是什么？ 3.显微镜是一种助视光学仪器。显微镜是用来观察和测量有限远微小目标 的工具，光学显微镜根据具体用途可分为许多种类，在实验中经常遇到的是生物显微镜、体视显微镜、工具显微镜、偏光 显微镜和读数显微镜等。生物显微镜的视放大率较大，在物理实 验中它主要是作为观察工具，用来观察一些微小结构特征；生物

自组显微镜实验报告

自组显微镜 显微镜由一个透镜或几个透镜的组合构成的一种光学仪器，用来放大微小物体的像，是放大虚像的透镜系统。当把待观察物体放在物镜焦点外侧靠近焦点处时，在物镜后所成的实像恰在目镜焦点内侧靠近焦点处，经目镜再次放大成一虚像，观察到的是经两次放大后的倒立虚像。 【实验目的】 1、了解显微镜的基本原理和结构，并掌握其调节、使用和测量放大率的一种方法。 2、了解视觉放大率的概念并掌握其测量方法。 3、进一步熟悉透镜的成像规律。 【实验仪器】 光学平台、带有毛玻璃的白炽灯光源S、1/10mm分划板F、显微物镜L0（焦距f0＝1.5cm）、显微目镜Le（去掉物镜头的读数显微镜，焦距f e＝1.25cm）、读数显微镜架SZ－38、二维调整架SZ－07（2个）、底座4个。

【实验原理】 由于人眼分辩能力的限制，在观察远处物体或微小物体时，分辩不清物体的细节。为此人们发明了望远镜、放大镜、显微镜等仪器以增大对眼的视角。仪器增大视角的能力用视角放大率来描述。若人眼通过光学仪器观察物体时（实际是物体的像）的张角为φ，不通过光学仪器直接观察物体的张角为ψ，则视角放大率M 定义为： ψ ?ψ?tan tan ≈=M 显微镜的光学系统如图所示，它的物镜L0和目镜Le 都是会聚透镜。被观察的物体y1位于物镜前面一倍焦距f 0和二倍焦距之间，经 物镜L 0后成倒立放大实像y 2，y 2应成像在Le 的第一焦点f e 之内，经 过目镜Le 后成一放大的虚像y 3。y 3应该位于人的明视距离处。为了 适合观察近处的小物体，显微镜物镜L 0的焦距f 0应该选取比较小， 一般在12.5-30.0mm 左右。目镜主要作为放大镜，观察中间像y 2。 显微镜的视角放大率M 定义为最后的虚像和物体在明视距离处对 图1显微镜的工作原理

偏光显微镜实验报告

实验报告 课程名称： 材料科学基础实验 指导老师： 成绩： 实验名称：无机材料偏光显微镜显微结构初识 实验类型： 同组学生姓名： 一、实验目的和要求（必填） 三、主要仪器设备（必填） 五、实验数据记录和处理 七、讨论、心得 二、实验内容和原理（必填） 四、操作方法和实验步骤 六、实验结果与分析（必填） 一、实验目的和要求 偏光显微镜是对透明和半透明矿物岩石进行鉴定及显微结构研究的重要仪器，在使用前 必须了解它的基本构造和使用、调节方法。 熟悉偏光显微镜的基本构造、各部分的性能，用途及使用方法；初步了解偏光显微镜的应用；了解偏光显微镜的构造及其与普通光学显微镜的区别。掌握偏光显微镜的使用、调节 和校正方法。 二、主要仪器设备 XPT-7型偏光显微镜。 构造如下：目镜，销控光栏，勃氏镜，粗动手轮，粗动锁紧手柄，微调手轮，镜身，检偏振镜，物镜，旋转工作台，拉索透镜，聚光镜。 三、实验原理和内容 1、使用前检查： （1）确定起偏振镜或检偏振镜振动方向 （2）起偏振镜与检偏振镜正交 （3）目镜划分板十字线与起偏振镜、检偏振镜振动方向平行

2、物镜中心调节方法如下： （1）观察旋转工作台上的切片，在切片中找一小黑点，使位于目镜十字线中心。 （2）转动工作台，若物镜光轴与工作台中心不一致，黑点即离开十字线中心绕一个圆转动。圆的中心即为工作台的中心。 （3）将小黑点转至Oi （此时小黑点距十字线中心最远）借物镜座上两个调节螺丝调节S 与O 重合，使得小黑点自Oi 移回Ooi 距离一半。 （4）如此循环进行上述三步骤可使物镜光轴与旋转工作台中心重合。 3、用低倍物镜时，应将拉索透镜移出光路，同时用平面反射镜引入光线。用高倍物镜及观察锥光图时，必须将拉索透镜引入光路，为增加视域亮度，可用凹面反射引入光线。聚光镜之实验名称：_ __________________姓名： 学号： 间的可变光栏可调节光量的大小。 4、勃氏镜在一般情况是不用的，只当在高倍物镜下看锥光图时才将勃氏镜加进光路，此时勃氏镜连同目镜构成一个放大镜以观察镜后焦面上的锥光束干涉图。 5、当用人工照明时，需将反射镜拔下，插换上灯室，并在起偏振镜下加蓝色滤光片。调节灯室上的两个螺丝，以使视场均匀。 6、当使用高倍物镜观察时，一般都先用低倍物镜来寻找目标，这时应先调节低倍物镜光轴与旋转工作台中心重合，并预使观察的目标移向视场中心，然后更换上高倍物镜。调换时，将镜筒升高使物镜离开切片，这样可避免因物镜碰到切片而使镜片走动，同时应注意不试物镜调节螺丝走动。 7、在使用过程中必须注意：要先旋转微动手轮，使微动处于中部位置，再转动粗动手轮，将 镜筒下降使物镜靠近切片（从侧面观察）；然后在观察切片的同时再慢慢上升镜筒至看清物体的像为止，这样可避免物镜与切片碰撞而压坏切片和损坏镜头。 装 订 线

南京大学-原子力显微镜实验报告

南京大学-原子力显微镜实验报告

原子力显微镜实验报告 一．实验目的 1．了解原子力显微镜的工作原理 2．掌握用原子力显微镜进行表面观测的方法 二．实验原理 1．AFM工作原理 在原子力显微镜的系统中，可分成三个部分：力检测部分、位置检测部分、反馈系统。在AFM中用一个安装在对微弱力极敏感的微悬臂上的极细探针。当探针与样品接触时,由于它们原子之间存在极微弱的作用力(吸引或排斥力) ,引起微悬臂偏转。扫描时控制这种作用力恒定,带针尖的微悬臂将对应于原子间作用力的等位面,在垂直于样品表面方向上起伏运动, 因而会使反射光的位置改变而造成偏移量，通过光电检测系统(通常利用光学、电容或隧道电流方法)

对微悬臂的偏转进行扫描,测得微悬臂对应于扫描各点的位置变化, 此时激光检测器会记录此偏移量，也会把此时的信号给反馈系统，以利于系统做适当的调整。将信号放大与转换从而得到样品表面原子级的三维立体形貌图像。AFM 的核心部件是力的传感器件, 包括微悬臂(Cantilever) 和固定于其一端的针尖。根据物理学原理,施加到Cantilever末端力的表达式为： =? F K Z ?表示针尖相对于试样间的距离, K为Cantilever的弹性Z 系数，力的变化均可以通过Cantilever被检测。 AFM 有三种不同的工作模式：接触模式、非接触模式和共振模式或轻敲模式。本实验采用接触模式：样品扫描时，针尖始终同样品“接触”，即针尖-样品距离在小于零点几个纳米的斥力区域。此模式通常产生稳定、高分辨图像。当沿着样品扫描时，由于表面

的高低起伏使得针尖-样品距离发生变化，引起它们之间作用力的变化，从而使悬臂形变发生改变。当激光束照射到微悬臂的背面，再反射到位置灵敏的光电检测器时，检测器不同象限会接收到同悬臂形变量成一定的比例关系的激光强度差值。反馈回路根据检测器的信号与预置值的差值，不断调整针尖一样品距离，并且保持针尖一样品作用力不变，就可以得到表面形貌像。 2．粗糙度的概念 表面粗糙度是反映零件表面微观几何形状误差的一个重要指标。表面粗糙度的评定参数很多，这里选用轮廓算数平均偏差Ra，微观不平度十点高度Rz，轮廓最大高度Ry作为系统纳米粗糙度测量的三个轮廓高度评定参数。 轮廓算数平均偏差Ra为取样长度内轮廓偏距绝

光学综合实验报告要点

光学综合实验报告 班级： 姓名： 学号： 日期： 序号实验项目课时实验仪器（台套数）房间指导教师 1 焦距测量 （分别在焦距仪和光学平台上测 量）4 焦距仪（3-4）、 光学平台及配件（1-2） 西北付辉、樊宏 2 典型成像系统的组建和分析 （在光学平台上搭建显微镜、望远 镜、投影仪） 4 光学平台及配件（1-2）东南付辉、樊宏 3 典型成像系统的使用 （使用商用典型成像系统）4 显微镜（3）、望远镜（3）、 水准仪（2） 东南付辉、樊宏 4 分光计的使用 （含调整、测量角度和声速）4 分光计（3-4）、超声光栅 （2） 东南付辉、樊宏 5 棱镜耦合法测波导参数 4 棱镜波导实验仪（2）西南郎贤礼、李建全 6 半导体激光器的光学特性测试 4 半导体激光器实验仪（2）西南郎贤礼、李建全 7 电光调制 4 电光调制仪（2）西南郎贤礼、李建全 8 法拉第效应测试 4 法拉第效应测试仪（2）东北郎贤礼、李建全 9 声光调制 4 声光调制仪（2）西南郎贤礼、李建全

目录 1、焦距测量--------------------------------------4 2、典型成像系统的组建和分析----------------------7 3、典型成像系统的使用----------------------------10 4、分光计的使用----------------------------------10 5、棱镜耦合法测波导参数--------------------------14 6、半导体激光器的光学特性测试--------------------22 7、电光调制--------------------------------------29 8、法拉第效应测试--------------------------------38 9、声光调制--------------------------------------46 10、干涉、衍射和频谱分析--------------------------47 11、迈克尔逊干涉仪--------------------------------58 12、氦氖激光器综合实验----------------------------63

原子力显微镜实验报告-南京大学

南京大学物理系实验报告 题目实验10.5 原子力显微镜 姓名朱瑛莺2014年3月14日学号111120230 一、引言 以光学显微镜、电子显微镜、扫描隧道显微镜为代表的一系列先进显微技术的出现与应用,为人类科技和社会进步做出了巨大贡献。1986 年，IBM 公司的G.Binning 和斯坦福大学的C.F.Quate 及C. Gerber 合作发明的原子力显微镜(Atomic Force Microscope, AFM)[1]更是突出地显现了显微观测技术作为人类视觉感官功能的延伸与增强的重要性，它是在扫描隧道显微镜基础上为观察非导电物质经改进而发展起来的分子和原子级显微工具。对比于现有的其它显微工具，原子力显微镜以其高分辨、制样简单、操作易行等特点而备受关注，并已在生命科学、材料科学等领域发挥了重大作用，极大地推动了纳米科技的发展，促使人类进入了纳米时代。 二、实验目的 1.了解原子力显微镜的工作原理。 2.初步掌握用原子力显微镜进行表面观测的方法。 三、实验原理 1.AFM （1）AFM的工作原理

在AFM中用一个安装在对微弱力极敏感的微悬臂上的极细探针。当探针与样品接触时,由于它们原子之间存在极微弱的作用力(吸引或排斥力) ,引起微悬臂偏转。扫描时控制这种作用力恒定,带针尖的微悬臂将对应于原子间作用力的等位面,在垂直于样品表面方向上起伏运动, 因而会使反射光的位置改变而造成偏移量，通过光电检测系统(通常利用光学、电容或隧道电流方法) 对微悬臂的偏转进行扫描,测得微悬臂对应于扫描各点的位置变化, 此时激光检测器会记录此偏移量，也会把此时的信号给反馈系统，以利于系统做适当的调整。将信号放大与转换从而得到样品表面原子级的三维立体形貌图像。 AFM 的核心部件是力的传感器件, 包括微悬臂(Cantilever) 和固定于其一端的针尖。根据物理学原理,施加到Cantilever 末端力的表达式为： F = KΔZ ΔZ 表示针尖相对于试样间的距离, K 为Can2tilever 的弹性系数，力的变化均可以通过Cantilever 被检测。 （2）AFM关键部位： AFM关键部份是力敏感元件和力敏感检测装置。所以微悬臂和针尖是决定AFM灵敏度的核心。为了能够准确地反映出样品表面与针尖之间微弱的相互作用力的变化,得到更真实的样品表面形貌,提高AFM 的灵敏度,微悬臂的设计通常要求满足下述条件: ①较低的力学弹性系数,使很小的力就可以产生可观测的位移; ②较高的力学共振频率; ③高的横向刚性,针尖与样品表面的摩擦不会使它发生弯曲; ④微悬臂长度尽可能短;⑤微悬臂带有能

实验五 正交偏光镜下的晶体光学性质

实验五正交偏光镜下的晶体光学性质 ——消光现象、消光位及双晶类型(2学时，验证性) 一、预习内容： 正交偏光镜的检查与校正方法，消光原理及不同长石的双晶类型 二、目的要求： 1.学会正交偏光镜的检查与校正方法； 2.认识三种消光现象； 3.理解消光位矿物切面长短半径与上、下偏光振动方向的关系； 4.观察常见双晶类型。 三、实验内容： 1. 检查上、下偏光镜振动方向是否正交，目镜十字丝是否与上、下偏光镜振动方向一 致； 2. 矿物的三种消光现象(全消光、四明四暗和不消光) 薄片号：(3210) 萤石、白云母(3480) 石榴石 (1310) 角闪石、斜长石翡翠 3. 常见双晶类型(聚片双晶、卡氏双晶和格子双晶) 薄片号：(1310) 角闪石、斜长石(1413) 正长石、微斜长石 四、实验提示： 1.正交偏光镜的检查与校正方法 (1) 确定下偏光镜的振动方向 在(1900)岩石薄片中选择一组极完全解理的黑云母平行(010)切片，并在单偏光镜装置下，置视域中心，旋转载物台使黑云母解理缝与十字丝横丝平行，此时 黑云母颜色最深(或深褐色)，则十字丝横丝为下偏光镜的振动方向；否则需转动 下偏光镜，直到黑云母颜色最深为止。 (2) 确定上偏光镜的振动方向 当下偏光镜的振动方向为东西向，轻推入上偏光镜，若视域黑暗，则上偏光镜的振动方向为南北向；若视域明亮，则旋转上偏光镜的振动方向旋钮，直到视 域黑暗为止，即上、下偏光镜振动方向已正交。 (3) 检查上、下偏光镜振动方向是否与目镜十字丝平行

在薄片中选一个具极完全解理的黑云母切面，置视域中心，转动物台，使黑云母解理缝与十字丝之一平行，推入上偏光镜，若黑云母变黑暗，说明目镜十字丝与上、下偏光镜振动方向一致。如果不全黑，转动物台使黑暗，推出上偏光镜，转动目镜十字丝之一与黑云母解理缝平行，此时，目镜十字丝即与上、下偏光镜振动方向一致。 2. 矿物的三种消光现象 (1) 在正交偏光镜下，物台上放置均质体或非均质体垂直光轴的矿片时，视域变黑， 旋转载物台一周过程中，矿片的消光现象不改变，故称为全消光现象； (2) 在正交偏光镜下，物台上放置非均质体除垂直光轴以外的其它方向矿片，这类光 率体切面为椭圆切面，旋转物台一周过程中，矿片上的光率体椭圆半径与上、下偏光镜的振动方向(PP、AA)有四次平行的机会，故矿片出现四次消光现象；(3) 在正交偏光镜下，物台上放置矿物集合体，这类矿物不消光现象。 3. 消光位的确定 非均质体除垂直光轴切面以外的任何方向切面，在正交偏光镜下处于消光的位置，称为消光位。当矿片处于消光位时，其光率体椭圆半径与上、下镜的振动方向一致，据此可以确定矿片光率体椭圆半径的位置。 如何准确确定是否达到消光位至关重要，其方法如下： (1) 置矿物切片于视域中心，旋转载物台使之消光，即达最暗位置； (2) 插入石膏板，如果矿片一级红干涉色，即达消光位，否则要稍转物台，至矿片一 级红干涉色方可。 3.观察常见双晶类型 根据矿物双晶单体的数目，把双晶划分为两种类型： (1) 简单双晶 双晶仅由两个单体组成。在正交下，表现为一个单体消光，另一个单体明亮，旋转物台双晶的两个单体明暗互相更换。 (2) 复式双晶 由两个以上的双晶单体组成，根据双晶结合面的相互关系可分为：聚片双晶、复合双晶、联合双晶等。 聚片双晶：双晶结合面彼此平行，在正交下呈聚片状，旋转载物台时，奇数和偶数单体轮换消光，呈明暗相间的条带； 复合双晶：两种以上不同双晶率的双晶类型同时存在的双晶，如斜长石中