光学工程基础实验绪论 张勇 2018年4月9日

引言 一、实验安排 二、实验要求 三、实验数据处理基本方法

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引 言 光学是一门以实验为基础的学科。新的理论是否准确，一定要经过实验的检验。 引 言 光学是一门以实验为基础的学科。新的理论是否准确，一定要经过实验的检验。 光学实验在培养学生独立从事光学学科科学技术研究工作的能力、理论联系实际的分析综合能力与思维和表达能力等具有独特的优势。 交叉学科发展，物理学是必备的教育背景 在剑桥，物理系即卡文迪许实验室，卡文迪许实验室即物理系。

开设实验课程目的 实验课程： 不仅是实验能力的培养 还要激发好奇心和质询能力、创新能力的培养。 Imagination is more important than knowledge. -Albert Einstein 实验课程： 不仅是实验能力的培养 还要激发好奇心和质询能力、创新能力的培养。

实验能力 ：动手，思维，协作，独立性，表达 方法：思维方法，测量方法， 兴趣：好奇心，耐心 意识：创新意识，实验意识 实验注重： 实验能力 ：动手，思维，协作，独立性，表达 方法：思维方法，测量方法， 兴趣：好奇心，耐心 意识：创新意识，实验意识 上述过程中，会使得你综合能力得到培养。 当然实验：可能成功，可能失败，因为这是实验！ 实验技能成为必备的基础 传统教育太强调动脑，动口（君子动口不动手）。文人墨客，军事、政治家的名气远在科学家之上。 小学生一窝蜂地参加奥数学习，很少有从事直接的科学观察的， 没有观察与调查意识的教育！ 没有实验意识的教育！我们去观察，去实践，去体验，我们可以成功，也可能失败，因为这是一个实验！ 交叉学科发展，物理学是必备的教育背景 在剑桥，物理系即卡文迪许实验室，卡文迪许实验室即物理系。

一、实验的安排 时间安排： 每周四下午 14：00—18：00 (个别次实验由于仪器共享, 时间会有所调整，助教老师会提前通知) 第1周：实验绪论课（4月9号） 第1周—第9周：光学实验（8个） 每周四下午 14：00—18：00 (个别次实验由于仪器共享, 时间会有所调整，助教老师会提前通知)

实验序号、内容、地点表 实验1 Nd:YAG固体激光器实验 利用808nm半导体激光器泵浦Nd:YAG激光晶体，实现1064nm激光输出，掌握光路和谐振腔的调谐方法 鼓楼校区科学楼1009 实验 2 半导体激光器实验 了解和掌握半导体激光器芯片及模块的基本工作原理，测试方法以及激光器相关的光学和电学特性 仙林基础实验楼 乙区331房间 实验 3 光纤的基本处理及其基本特性测量 学习光纤耦合的基本调节方法 实验 4 激光干涉仪测量位移实验 了解用激光干涉仪测量相位的原理和测量精度，掌握干涉仪的基本调节方法和数据处理算法。  

实验序号、内容、地点表 实验 5 光束整形、分析及空间滤波实验 掌握高斯光束的测量方法、高斯光束的会聚和准直方法，了解空间滤波的原理。 仙林基础实验楼 乙区331房间 实验 6 双缝干涉实验 双缝干涉实验（即杨氏双缝干涉）是经典的干涉现象实验，这里将其数字化，充分利用计算机软件技术和SLM技术来更深入的学习研究干涉理论，进而深刻理解光的波粒二象性。 实验 7 数字全息记录与数字再现 熟悉笼式光路元件的使用；观察离轴数字全息记录中物参光强比对全息图质量的影响  

实验序号、内容、地点表 到鼓楼做实验有交通补贴，注意交通安全 实验 8 微结构光学显微成像原理 使用标准光栅样品，配合不同的照明模式与物镜研究成像分辨率与镜头和照明方式之间的关系。 鼓楼校区科学楼1009 到鼓楼做实验有交通补贴，注意交通安全  

仙林基础实验楼 乙区331房间

鼓楼科学楼 1009

实验分组及排序 Team 1：陈敏伟，陈旭颖，陈粤恒，陈至远 Team 2：杜珂宁，管世健，吕铭鑫，唐叶亮 每个组需要小组长1名； 一般为两名同学完成一个实验。

二、实验要求 实验分三个阶段： 预习、实验、报告 预习阶段： 需要将所做实验讲义预习一遍，准备好预习报告，包含实验题目、目的、原理（要点以及公式、图）和使用仪器（该部分可以作为正式报告的一部分）。

实验阶段： 注意仪器的使用方法（实验前老师会讲注意事项和要领），按实验要求进行操作。实验测量数据必须保留实验原始记录数据，作为实验报告的附件与实验报告同时交。 实验完成后，必须将实验仪器整理好才能离开实验室。 实验仪器损坏按实验室赔偿制度执行，要求学生写损坏情况说明并张贴实验室，期末统一处理。

实验报告： 要完整：包含题目、目的、仪器、原理、数据记录和处理、思考题、实验讨论。 原理：应列出主要的理论公式和实验线路图。 实验数据：必须将原始实验记录重新誊写。 数据处理：要有代数式、算术式和结果；可能的话，给出实验测量误差。 实验讨论：可以将实验中遇到的问题、异常现象以及实验仪器的使用体会等都列入讨论范围，也可以向老师请教。鼓励独立思考，提出问题并加以讨论。 实验报告于下一次实验时交给老师。

实验评分： 本学期共计完成8个实验，每个实验10分，另有20分为实验表现成绩。 实验报告发现不诚实的行为，将严重影响实验成绩 同学们如觉得自己的报告老师评分明显出入大，可以与我联系 zhangyong@nju.edu.cn。

三、实验数据处理的基本方法 列表法 作图法 逐差法 最小二乘法（回归法） 实验中，被记录下来的一些原始数据需要经过适当的处理和计算才能反映出事物内在规律或得出测量值，这种处理过程称为数据处理，根据不同需要，可以采样不同的数据处理方法。

列表法： 列表：可以将物理量之间的对应关系简明、醒目，有助于发现其间的规律，比如递增或递减。 要注意： （1）表格设计合理、简明，便于观察 （2）栏目中物理量注明名称 和单位 （3）一般，顺序与测量顺序一致 （4）用有效数字填写原始数据

作图法： 优点和应用： 求间接量可以省去繁杂的计算 易于求经验公式 物理量之间的关系直观 验证物理定律和寻找统计规律 定标 作图是指将自变量作横坐标，因变量作纵坐标在坐标纸上画曲线，反映出自变量与因变量的关系。坐标纸有方格纸、半对数纸、双对数纸、等。使用时，可根据需要选择。 1作图法的用途。 求间接测量量。在用有限多个实验数据绘制了X-Y曲线之后，可以通过这条曲线求与任意自变量X对应当因变量Y值，也可以求与因变量Y对应自变量X值。在实验点之间求值称为内插，在曲线延长线上

I 图一 交流回路中电压与电流关系 电压U/V 3.0 B(I2.V2) 2.0 A(I1,V1) 10 20 50 30 40 电流 1.0 A(I1,V1) I 10 20 50 30 40 电流 /mA 图一 交流回路中电压与电流关系

累加法： 对应线性变化的关系，可以采用累加法。 如满足x, y线性关系y=kx,求比例系数k 测量值x1, y1, x2, y2, … xn, yn

其他方法： 分组逐差法： 线性关系时用 经验公式拟合方法： 判断和假定、改直试验、检验

四、实验室安全

希望大家能够充分用好实验课机会 绪论课结束 谢谢大家