光學(xué)基礎(chǔ)實驗四報告模板三篇
光學(xué)基礎(chǔ)實驗四報告模板三篇
篇一：光學(xué)基礎(chǔ)實驗四報告模板(最新版)
實驗一 簡單信號光發(fā)送和接收實驗
姓名 陳曉莉?qū)W號 912104520103 同組實驗者 李增 時間 2015.9.22
一、 實驗?zāi)康?/p>
1、 了解光纖通信實驗系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及各個模塊的功能。 2、 熟悉各個信號測試點。 3、 掌握系統(tǒng)調(diào)試方法。
二、 實驗內(nèi)容
1、 觀察光通信設(shè)備各個功能模塊。
2、 用示波器觀察光發(fā)送模塊和光接收模塊各測試點信號波形。 3、 完成系統(tǒng)調(diào)試
三、 實驗原理（簡略敘述）
整套系統(tǒng)含1550nm和1310nm兩個波長通道，每個通道均可傳輸模擬信號和數(shù)字信號。系統(tǒng)含有模擬信號產(chǎn)生模塊和數(shù)字信號產(chǎn)生模塊，模擬信號產(chǎn)生模塊能產(chǎn)生正弦波、三角波和鋸齒波等模擬信號。數(shù)字信號主要有方波、CMI碼和本地2M偽隨機序列等數(shù)字信號。系統(tǒng)還含有CMI、PCM、HDB3編譯碼電路、誤碼率測試電路等等。
四、實驗步驟及現(xiàn)象
1、 熟悉光通信系統(tǒng)的工作原理及結(jié)構(gòu)組成，熟悉示波器。 2、 打開系統(tǒng)電源，觀察電源指示燈是否正常。
3、 選擇1550nm或1310nm通道進(jìn)行模擬信號和數(shù)字信號傳輸?shù)臏y試，調(diào)節(jié)相應(yīng)點使得接收到的信號不失真。
4、 記錄各測試點信號波形、幅度及頻率。 5、 完成實驗，關(guān)閉系統(tǒng)電源。
五、實驗數(shù)據(jù)
1、數(shù)字信號（方波）發(fā)送和接收
2、模擬信號（正弦波）發(fā)送和接收
實驗二 光線路CMI碼實驗
姓名 陳曉莉 學(xué)號 912104520103同組實驗者李增 時間 2015.9.22 一、 實驗?zāi)康?/p>
1、 了解CMI編譯碼原理。 2、 掌握CMI光傳輸原理。
二、 實驗內(nèi)容
1、 完成CMI編譯碼、光傳輸電路調(diào)試。
2、 用示波器觀察各測試點信號波形，比較碼型變化及相位延遲。
三、 基本原理
1、CMI編碼原理
CMI（Coded Mark Inversion）即編碼傳號反轉(zhuǎn)，表18.1給出了其編碼規(guī)則，傳號1由11和00交替表示（若前一個1為11，則當(dāng)前1采用00表示，如此類推），而空號0則固定地用01表示。
表18.1 CMI編碼規(guī)則
圖18.1給出了CMI編碼的波形示例，由于一個碼元變成了二個，因此它屬于二電平的1B2B碼。CMI具有雙相碼的特點，不怕信道相位的反轉(zhuǎn)（信息碼為“1”時兩個線路碼相同；信息碼為“0”時，兩個線路碼相反，信道相位反轉(zhuǎn)后，仍有此性質(zhì)），并且具有一定的糾錯能力，易于實現(xiàn)，易于提取定時時鐘，因此在低速系統(tǒng)中選為傳輸碼型。在ITU-T的G..703建議中，規(guī)定CMI為四次群（139.264Mbit/s）的接口碼型。
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圖18.1 CMI與二元碼的轉(zhuǎn)換關(guān)系
圖18.2給出了CMI的編碼原理框圖，編碼電路接收來自信號源的單極性非歸零碼（NRZ），并把這種碼型變換成為CMI碼送至光發(fā)送機。輸入若是傳號，則翻轉(zhuǎn)輸出；若是空號，則打開門開關(guān)，使時鐘反向輸出，電路原理如圖18.3所示。
圖18.2 CMI編碼框圖
圖18.3 CMI編碼原理電路圖
實驗系統(tǒng)中采用了可編程邏輯器件（PLD）來實現(xiàn)CMI的編譯碼。 2、CMI譯碼原理
當(dāng)時鐘和信道碼對齊時，如果輸入的是“11”或“00”，則輸出“1”；如果輸入的是“01”，則輸出“0”。問題的關(guān)鍵是怎樣將一系列的碼元正確地2個2個分組。經(jīng)過傳輸以后的CMI碼首先要提取位同步時鐘，接著抽樣判決。此時CMI碼流和發(fā)送的碼流在波形上沒有區(qū)別（忽略誤碼情況），但是2個2個分組，卻有兩種不同的情況，一種是正確的，可以得到正確的結(jié)果，而另一種則會導(dǎo)致譯碼的錯誤。
結(jié)合CMI碼流的特點，有兩種可以正確分組的方法：
a、 如果在碼流中檢測到了0101的，那么可以將緊挨著的2個碼元分為一組；
b、
如果在碼元中檢測到1到0的跳變后，則可以將下降沿后的2個碼元分為一組。
一般情況下，方法b更可以盡快地實現(xiàn)正確分組，接下來就是根據(jù)編碼規(guī)則進(jìn)行譯碼了，這里介紹三種具體的解決方案： 第一種方案：原理框圖如圖18.4所示：
CMICMI
圖18.4 方案一原理框圖
從位同步時鐘分離出兩路時鐘，它們和位同步時鐘同頻，但是占空比不同，兩路時鐘的占空比都是25％，但是兩者之間相差半個周期，這樣就可以將每組中兩個碼元分開，從而形成第一路和第二路信號，在兩路時鐘信號的正確作用下比較兩路信號，便可以將CMI編譯出來。
第二種方案：原理框圖如圖18.5所示：
CMICMI
圖18.5 方案二原理框圖
可以看到，方案二本質(zhì)上與一是一致的，差別在于找到正確分組的方法，它利用二分頻以后的上升沿和下降沿來讀取兩路信號，即碼流檢測的方法b
。
第三種方案：原理框圖如圖18.6所示：
CMICMI
圖18.6 方案三原理框圖
這里的譯碼思路稍有變化，CMI碼流經(jīng)過串并轉(zhuǎn)換后，在二分頻的位同步時鐘的作用下讀出，進(jìn)行比較譯碼。
四、 實驗步驟
1、首先將鍵盤功能鍵選擇為“CMI”并按確認(rèn)鍵確認(rèn)。
2、光發(fā)單元A的功能開關(guān)KP101、KP102撥向數(shù)字端，光收單元A的KP103撥向數(shù)字端，KP104撥向PN OUT端，調(diào)節(jié)RP108，使得TP107的信號幅度調(diào)整在3.0V左右，XP105的兩個短路帽分別插入“CMI”和“PN OUT”功能腳位置。 3、測試TP501、TP102/103、TP104/107、TP602d等點波形。 4、對光傳輸前后的CMI碼進(jìn)行比較。
5、對編碼之前和譯碼之后的PN序列進(jìn)行比較。 6、按實驗報告要求記錄各測試點波形。
篇二：光學(xué)基礎(chǔ)實驗實驗報告(I) 劉云鵬 912104520140
實驗1 光的直線傳播規(guī)律
報告人 劉云鵬 同組實驗者 無時間 未知實驗?zāi)康模?/p>
1. 驗證光的直線傳播規(guī)律
2. 了解照相機的基本原理
一、實驗儀器制作過程及成品描述（詳細(xì)）
1.用紙卷兩個略有大小不同的圓筒，剛好夠相互套入；
2.涂黑期內(nèi)表面保證不透光且無內(nèi)表面反射；
3.將大的圓筒一端用黑色電工膠帶封閉，并戳一個針孔，在小的圓筒一端貼一張薄
的白紙作觀察屏；
4.完成的觀察器由粗細(xì)兩伸縮圓柱筒構(gòu)成，白紙上有倒像。
二、實驗原理：（簡略敘述）
小孔相機運用光的直線傳播原理，一個極小的孔將遠(yuǎn)處傳來的光限制成為一束及細(xì)光線，物體上不同部位發(fā)出的光線通過小孔到達(dá)屏幕成像；在光具座上，設(shè)置相應(yīng)試驗系統(tǒng)，驗證分析小孔成像。
三、實驗步驟及現(xiàn)象（詳細(xì)）
步驟：1.制作小孔成像實驗裝置；
2.在光具座上依次放置光源，物屏，小孔成像，測量顯微鏡等，觀察物屏上
的圖案在小孔后紙屏上的位置和大小，并用測量顯微鏡測量物，像，小孔間的距離和物象大小關(guān)系；
現(xiàn)象：物體或觀察屏距小孔越遠(yuǎn)像越模糊，觀察屏距小孔越遠(yuǎn)像越大，越模糊。
四、自問自答
小孔成像有“景深”問題嗎，為什么?
小孔成像無“景深”問題，因為其成像為光沿直線傳播原理，而非透鏡改變光路實現(xiàn)會聚的原理。
實驗2 三棱鏡的角度與色散測量
報告人劉云鵬同組實驗者 蒿嶺，于振華 時間2014.9.2 實驗?zāi)康模?/p>
1． 了解分光儀的構(gòu)造原理，學(xué)會正確使用分光儀
2． 掌握棱鏡角度測試的原理和方法
3． 了解光的折射與棱鏡色散現(xiàn)象
一、實驗儀器：（儀器名稱及儀器編號、樣品描述）
分光儀，反光鏡，三棱鏡
二、實驗原理：（簡略敘述）
1.角度測量原理：
用分光儀測量棱鏡頂角采取兩種方法
用調(diào)好的望遠(yuǎn)鏡對準(zhǔn)夾棱鏡頂角的兩個面，使得返回的十字像在分劃板上重合，記錄下望遠(yuǎn)鏡的兩個角度讀數(shù)，望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)過的角度與頂角互補。
2.最小偏向角法原理：
如圖，P為頂點，兩邊是折射面，夾角α作三棱鏡的頂角。光線由AB入射，經(jīng)過
兩次折射沿DE方向射出，AB與DE夾角為δ偏向角δ=∠FBD+∠FDB=I1-I2'-α，因為頂角α=I1'-I2，δ具有最小值，當(dāng)且僅當(dāng)I1=I2'時，此時入射光和出射光的方向相對于三棱鏡是對稱的，由sin
折射率n。
三、分光計調(diào)整過程及其涉及的光學(xué)、機械原理（詳細(xì)）
調(diào)望遠(yuǎn)鏡對向無窮遠(yuǎn)，此時反射鏡應(yīng)正直地放在物臺上。放反射鏡時應(yīng)使反射面壓住一只支撐螺釘，且與另兩只支撐螺釘?shù)倪B線垂直，
調(diào)望遠(yuǎn)鏡光軸垂直于儀器轉(zhuǎn)軸；調(diào)望遠(yuǎn)鏡的豎分劃板平行于儀器轉(zhuǎn)軸，應(yīng)用表面平行與儀器轉(zhuǎn)軸的反射鏡檢驗，當(dāng)反射鏡稍稍轉(zhuǎn)動時若小十字孔的反射像始終沿分劃板上方的橫線移動，表明已經(jīng)調(diào)好，否則要轉(zhuǎn)動目鏡筒，把望遠(yuǎn)鏡分化轉(zhuǎn)正，轉(zhuǎn)動時必須先松開定位螺釘調(diào)節(jié)時絕不能破壞調(diào)焦?fàn)顟B(tài)（分劃板只能旋轉(zhuǎn)，不能前后移動）
用望遠(yuǎn)鏡校準(zhǔn)平行光管。首先轉(zhuǎn)平行光管狹縫（先松開定位螺釘）至水平狀態(tài)，調(diào)俯仰至縫像（此時的像并不要很清晰）與望遠(yuǎn)鏡自準(zhǔn)直分化的中央橫線等高，然后轉(zhuǎn)成豎直，調(diào)狹縫前后位置至出射平行光，且使狹縫像與望遠(yuǎn)鏡豎分劃平行無視差，最后鎖緊定位螺釘。
調(diào)狹縫的寬，使縫像約等于分劃豎線寬度的3倍。在此三步中都要用到反射鏡，為了便于調(diào)整仰俯，反射鏡面和物臺的兩個支撐螺釘連線垂直是非常必要的。在每一步調(diào)解中應(yīng)嚴(yán)格分清誰是標(biāo)準(zhǔn)，誰被校準(zhǔn)，千萬不要不經(jīng)意地調(diào)動已處于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的零部件。
四、色散及角度測量過程中的現(xiàn)象（詳細(xì)）
α?δmα?nsin，因此，測出α，δm，即可求三棱鏡對該光22
將三棱鏡置于載物臺上，并使三棱鏡折射面的法線與平行光管軸線夾角約為60°。用光源照亮狹縫，根據(jù)折射定律判斷折射光的出射方向。先用眼睛在此方向觀察，可看到平行的彩色譜線，然后慢慢轉(zhuǎn)動載物臺，同時注意譜線的移動情況，轉(zhuǎn)動載物臺時，使望遠(yuǎn)鏡一直跟蹤譜線，在該譜線逆轉(zhuǎn)移動時，擰緊游標(biāo)盤制動螺絲，調(diào)節(jié)游標(biāo)盤制動螺絲，找到最小偏向角的位置。
本實驗由于時間關(guān)系未能測出最小偏向角。
五、自問自答
1.在調(diào)整分光儀時，為什么十字光標(biāo)不能對準(zhǔn)分劃板刻度線中心？
因為十字光標(biāo)為像，而對應(yīng)的物在分劃板刻度線中心之下，要保證反射鏡豎直，十字光標(biāo)就必須出現(xiàn)在分劃板刻度線中心以上。
2.在調(diào)整好后為什么要使眼睛左右晃動？
為保證十字光標(biāo)在望遠(yuǎn)鏡物鏡焦平面上。
3.為什么要調(diào)整棱鏡的棱線與轉(zhuǎn)臺軸平行？
保證在測量最小偏向角時轉(zhuǎn)動載物臺譜線不會從視野里消失。
實驗3 望遠(yuǎn)鏡的分解與結(jié)合
報告人 劉云鵬 同組實驗者 蒿嶺,于振華 時間實驗?zāi)康模?/p>
1． 了解雙眼儀器的構(gòu)造原理及主要光學(xué)零件組成及功能（目鏡、物鏡、棱鏡）
2． 學(xué)習(xí)望遠(yuǎn)鏡的裝配調(diào)整
3． 掌握光學(xué)零件的擦拭、清潔方法
一、對實驗工具、樣品的描述
螺絲刀，零散的望遠(yuǎn)鏡零部件
二、實驗原理：（簡略敘述望遠(yuǎn)鏡的光學(xué)與機械結(jié)構(gòu)原理、調(diào)整原理）
望遠(yuǎn)鏡由物鏡目鏡，轉(zhuǎn)向棱鏡構(gòu)成，通過調(diào)整目鏡位置可調(diào)焦
三、望遠(yuǎn)鏡分解與結(jié)合過程的描述
（需要詳細(xì)過程，圖文并茂）
1.目鏡零件
2.組裝好的目鏡物鏡，其他零件
3.組裝目鏡物鏡和望遠(yuǎn)鏡主體支架
篇三：基礎(chǔ)光學(xué)實驗實驗報告
基礎(chǔ)光學(xué)實驗
一、實驗儀器
從基礎(chǔ)光學(xué)軌道系統(tǒng)，紅光激光器及光圈支架，光傳感器與轉(zhuǎn)動傳感器，科學(xué)工作室500或750接口，DataStudio軟件系統(tǒng)
二、實驗簡介
利用傳感器掃描激光衍射斑點，可標(biāo)度各個衍射單縫之間光強與距離變化的具體規(guī)律。同樣可采集干涉雙縫或多縫的光強分布規(guī)律。與理論值相對比，并比較干涉和衍射模式的異同。 理論基礎(chǔ)
衍射：當(dāng)光通過單縫后發(fā)生衍射，光強極小（暗點）的衍射圖案由下式給出
asinθ=m’ λ （m’=1,2,3,….） （1）
其中a是狹縫寬度，θ為衍射角度，λ是光的波長。
下圖所以為激光實際衍射圖案，光強與位置關(guān)系可由計算機采集得到。衍射θ角是指從單縫中心到第一級小，則數(shù)。
m’為衍射分布級
雙縫干涉：當(dāng)光通過兩個狹縫發(fā)生干涉，從中央最大值（亮點）到單側(cè)某極大的角度由下式給出：
dsinθ=mλ （m=1,2,3,….）（2）
其中d是狹縫間距，θ為從中心到第m級最大的夾角，λ是光的波長，m為級數(shù)（0為中心最高，1為第一級的最大，2為第二級的最大…從中心向外計數(shù)）。 如下圖所示，為雙縫干涉的各級光強包絡(luò)與狹縫的具體關(guān)系。
三、實驗預(yù)備
1.將單縫盤安裝到光圈支架上，單縫盤可在光圈支架上旋轉(zhuǎn)，將光圈支架的螺絲擰緊，使單縫盤在使用過程中不能轉(zhuǎn)動。要選擇所需的狹縫，秩序旋轉(zhuǎn)光柵片中所需的狹縫到單縫盤中心即可。
2、將采集數(shù)據(jù)的光傳感器與轉(zhuǎn)動傳感器安裝在光學(xué)軌道的另一側(cè)，并調(diào)整方向。 3、將激光器只對準(zhǔn)狹縫，主義光柵盤側(cè)靠近激光器大約幾厘米的距離，打開激光器（切勿
直視激光）。調(diào)整光柵盤與激光器。
4、自左向右和向上向下的調(diào)節(jié)激光束的位置，直至光束的中心通過狹縫，一旦這個位置確定，請勿在實驗過程中調(diào)整激光束。
5、初始光傳感器增益開關(guān)為×10，根據(jù)光強適時調(diào)整。并根據(jù)右圖正確講轉(zhuǎn)動傳感器及光傳感器接入科學(xué)工作室500.
6、打開DataStudio軟件，并設(shè)置文件名。 四、實驗內(nèi)容 A、單縫衍射
1、旋轉(zhuǎn)單縫光柵，使激光光束通過設(shè)置為0.16毫米的單縫。
2、采集數(shù)據(jù)前，將光傳感器移動衍射光斑的一側(cè)，使傳感器采集狹縫到需要掃描的起點。 3、在計算機上啟動傳感器，然后慢慢允許推動旋轉(zhuǎn)運動傳感器掃描衍射斑點，完成掃描后點擊停止傳感器。若果光強過低或者過高，改變光傳感器（1×，10×，100×）。 4、使用式（1）確定狹縫寬度：
(a)測量中央主級大到每一側(cè)上的第一個極小值之間的距離S。 (b)激光波長使用激光器上的參數(shù)。
(c)測量單縫光柵到光傳感器的前部之間的距離L。
(d)利用以上數(shù)據(jù)計算至少兩個不同的最小值和平均的答案。分析計算結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)縫寬之間的誤差以及主要來源。 B、雙峰衍射
1、將單縫光柵轉(zhuǎn)為多縫光柵。選擇狹縫間距為0.25mm(d)和狹縫官渡0.04mm(a)的多縫。 2、采集數(shù)據(jù)前，將光傳感器移動衍射光板的一側(cè)，是傳感器采集狹縫到需要掃描的起點。 3、在計算機上啟動傳感器，然后慢慢允許推動旋轉(zhuǎn)運動傳感器掃描衍射斑點。完成掃描后點擊停止傳感器。如光強過低或者過高，改變光傳感器（1×，10×，100×）。 4、利用DataStudio軟件來測量主極大到一側(cè)第一、二、三次極大的距離，并測量整個包絡(luò)寬度。
5、測量最大的中心之間的距離和第二次和第三次的最大側(cè)。測量距離從中央最高最低衍射（干擾）模式。
6、使用式（2）確定縫間距：
(a) 測量中央主級大到每一側(cè)上的第n個極大值之間的距離Hn（n=1,2,3）。 (b)測量單縫光柵到光傳感器的前部之間的距離L。
(c)確定”d”值，使用第一，第二和第三的最大值，求”d”平均值。分析實驗值與標(biāo)準(zhǔn)縫間距的誤差。
7、確定狹縫寬度，使用式（1）根據(jù)主級包絡(luò)到第一級包絡(luò)的距離，計算雙縫縫寬，并與標(biāo)準(zhǔn)值對比。
8、選擇兩組其他雙縫，重復(fù)上述步驟。
五、實驗數(shù)據(jù)與處理 單縫衍射：
SL=0.0042m； SR=0.0040m； L=101.50cm; 僅當(dāng)λ=650nm;
由式（1）算得aR=1.649×10m；aL=1.572×10m；a=1.611×10m 計算誤差ΔR=(1.649-1.600)/1.600=3.06%ΔL=(1.600-1.572)/1.600=1.75%
-4
-4
-4
Δ=(1.611-1.600)/1.600=0.69%
實驗誤差主要來源于：圖像的取值讀數(shù)的誤差，移動傳感器速度的不穩(wěn)定的影響，以及系統(tǒng)
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