光學(xué)基礎實(shí)驗四報告模板三篇
光學(xué)基礎實(shí)驗四報告模板三篇
篇一：光學(xué)基礎實(shí)驗四報告模板(最新版)
實(shí)驗一 簡(jiǎn)單信號光發(fā)送和接收實(shí)驗
姓名 陳曉莉學(xué)號 912104520103 同組實(shí)驗者 李增 時(shí)間 2015.9.22
一、 實(shí)驗目的
1、 了解光纖通信實(shí)驗系統的結構及各個(gè)模塊的功能。 2、 熟悉各個(gè)信號測試點(diǎn)。 3、 掌握系統調試方法。
二、 實(shí)驗內容
1、 觀(guān)察光通信設備各個(gè)功能模塊。
2、 用示波器觀(guān)察光發(fā)送模塊和光接收模塊各測試點(diǎn)信號波形。 3、 完成系統調試
三、 實(shí)驗原理（簡(jiǎn)略敘述）
整套系統含1550nm和1310nm兩個(gè)波長(cháng)通道，每個(gè)通道均可傳輸模擬信號和數字信號。系統含有模擬信號產(chǎn)生模塊和數字信號產(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。數字信號主要有方波、CMI碼和本地2M偽隨機序列等數字信號。系統還含有CMI、PCM、HDB3編譯碼電路、誤碼率測試電路等等。
四、實(shí)驗步驟及現象
1、 熟悉光通信系統的工作原理及結構組成，熟悉示波器。 2、 打開(kāi)系統電源，觀(guān)察電源指示燈是否正常。
3、 選擇1550nm或1310nm通道進(jìn)行模擬信號和數字信號傳輸的測試，調節相應點(diǎn)使得接收到的信號不失真。
4、 記錄各測試點(diǎn)信號波形、幅度及頻率。 5、 完成實(shí)驗，關(guān)閉系統電源。
五、實(shí)驗數據
1、數字信號（方波）發(fā)送和接收
2、模擬信號（正弦波）發(fā)送和接收
實(shí)驗二 光線(xiàn)路CMI碼實(shí)驗
姓名 陳曉莉 學(xué)號 912104520103同組實(shí)驗者李增 時(shí)間 2015.9.22 一、 實(shí)驗目的
1、 了解CMI編譯碼原理。 2、 掌握CMI光傳輸原理。
二、 實(shí)驗內容
1、 完成CMI編譯碼、光傳輸電路調試。
2、 用示波器觀(guān)察各測試點(diǎn)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，表18.1給出了其編碼規則，傳號1由11和00交替表示（若前一個(gè)1為11，則當前1采用00表示，如此類(lèi)推），而空號0則固定地用01表示。
表18.1 CMI編碼規則
圖18.1給出了CMI編碼的波形示例，由于一個(gè)碼元變成了二個(gè)，因此它屬于二電平的1B2B碼。CMI具有雙相碼的特點(diǎn)，不怕信道相位的反轉（信息碼為“1”時(shí)兩個(gè)線(xiàn)路碼相同；信息碼為“0”時(shí)，兩個(gè)線(xiàn)路碼相反，信道相位反轉后，仍有此性質(zhì)），并且具有一定的糾錯能力，易于實(shí)現，易于提取定時(shí)時(shí)鐘，因此在低速系統中選為傳輸碼型。在ITU-T的G..703建議中，規定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(lái)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，則翻轉輸出；若是空號，則打開(kāi)門(mén)開(kāi)關(guān)，使時(shí)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(shí)驗系統中采用了可編程邏輯器件（PLD）來(lái)實(shí)現CMI的編譯碼。 2、CMI譯碼原理
當時(shí)鐘和信道碼對齊時(shí)，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(wèn)題的關(guān)鍵是怎樣將一系列的碼元正確地2個(gè)2個(gè)分組。經(jīng)過(guò)傳輸以后的CMI碼首先要提取位同步時(shí)鐘，接著(zhù)抽樣判決。此時(shí)CMI碼流和發(fā)送的碼流在波形上沒(méi)有區別（忽略誤碼情況），但是2個(gè)2個(gè)分組，卻有兩種不同的情況，一種是正確的，可以得到正確的結果，而另一種則會(huì )導致譯碼的錯誤。
結合CMI碼流的特點(diǎn)，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(zhù)的2個(gè)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(gè)碼元分為一組。
一般情況下，方法b更可以盡快地實(shí)現正確分組，接下來(lái)就是根據編碼規則進(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(shí)鐘分離出兩路時(shí)鐘，它們和位同步時(shí)鐘同頻，但是占空比不同，兩路時(shí)鐘的占空比都是25％，但是兩者之間相差半個(gè)周期，這樣就可以將每組中兩個(gè)碼元分開(kāi)，從而形成第一路和第二路信號，在兩路時(shí)鐘信號的正確作用下比較兩路信號，便可以將CMI編譯出來(lái)。
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(lái)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(guò)串并轉換后，在二分頻的位同步時(shí)鐘的作用下讀出，進(jìn)行比較譯碼。
四、 實(shí)驗步驟
1、首先將鍵盤(pán)功能鍵選擇為“CMI”并按確認鍵確認。
2、光發(fā)單元A的功能開(kāi)關(guān)KP101、KP102撥向數字端，光收單元A的KP103撥向數字端，KP104撥向PN OUT端，調節RP108，使得TP107的信號幅度調整在3.0V左右，XP105的兩個(gè)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(diǎn)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(shí)驗報告要求記錄各測試點(diǎn)波形。
篇二：光學(xué)基礎實(shí)驗實(shí)驗報告(I) 劉云鵬 912104520140
實(shí)驗1 光的直線(xiàn)傳播規律
報告人 劉云鵬 同組實(shí)驗者 無(wú)時(shí)間 未知實(shí)驗目的：
1. 驗證光的直線(xiàn)傳播規律
2. 了解照相機的基本原理
一、實(shí)驗儀器制作過(guò)程及成品描述（詳細）
1.用紙卷兩個(gè)略有大小不同的圓筒，剛好夠相互套入；
2.涂黑期內表面保證不透光且無(wú)內表面反射；
3.將大的圓筒一端用黑色電工膠帶封閉，并戳一個(gè)針孔，在小的圓筒一端貼一張薄
的白紙作觀(guān)察屏；
4.完成的觀(guān)察器由粗細兩伸縮圓柱筒構成，白紙上有倒像。
二、實(shí)驗原理：（簡(jiǎn)略敘述）
小孔相機運用光的直線(xiàn)傳播原理，一個(gè)極小的孔將遠處傳來(lái)的光限制成為一束及細光線(xiàn)，物體上不同部位發(fā)出的光線(xiàn)通過(guò)小孔到達屏幕成像；在光具座上，設置相應試驗系統，驗證分析小孔成像。
三、實(shí)驗步驟及現象（詳細）
步驟：1.制作小孔成像實(shí)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(guān)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；
現象：物體或觀(guān)察屏距小孔越遠像越模糊，觀(guān)察屏距小孔越遠像越大，越模糊。
四、自問(wèn)自答
小孔成像有“景深”問(wèn)題嗎，為什么?
小孔成像無(wú)“景深”問(wèn)題，因為其成像為光沿直線(xiàn)傳播原理，而非透鏡改變光路實(shí)現會(huì )聚的原理。
實(shí)驗2 三棱鏡的角度與色散測量
報告人劉云鵬同組實(shí)驗者 蒿嶺，于振華 時(shí)間2014.9.2 實(shí)驗目的：
1． 了解分光儀的構造原理，學(xué)會(huì )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象
一、實(shí)驗儀器：（儀器名稱(chēng)及儀器編號、樣品描述）
分光儀，反光鏡，三棱鏡
二、實(shí)驗原理：（簡(jiǎn)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
用調好的望遠鏡對準夾棱鏡頂角的兩個(gè)面，使得返回的十字像在分劃板上重合，記錄下望遠鏡的兩個(gè)角度讀數，望遠鏡轉過(guò)的角度與頂角互補。
2.最小偏向角法原理：
如圖，P為頂點(diǎn)，兩邊是折射面，夾角α作三棱鏡的頂角。光線(xiàn)由AB入射，經(jīng)過(guò)
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，當且僅當I1=I2'時(shí)，此時(shí)入射光和出射光的方向相對于三棱鏡是對稱(chēng)的，由sin
折射率n。
三、分光計調整過(guò)程及其涉及的光學(xué)、機械原理（詳細）
調望遠鏡對向無(wú)窮遠，此時(shí)反射鏡應正直地放在物臺上。放反射鏡時(shí)應使反射面壓住一只支撐螺釘，且與另兩只支撐螺釘的連線(xiàn)垂直，
調望遠鏡光軸垂直于儀器轉軸；調望遠鏡的豎分劃板平行于儀器轉軸，應用表面平行與儀器轉軸的反射鏡檢驗，當反射鏡稍稍轉動(dòng)時(shí)若小十字孔的反射像始終沿分劃板上方的橫線(xiàn)移動(dòng)，表明已經(jīng)調好，否則要轉動(dòng)目鏡筒，把望遠鏡分化轉正，轉動(dòng)時(shí)必須先松開(kāi)定位螺釘調節時(shí)絕不能破壞調焦狀態(tài)（分劃板只能旋轉，不能前后移動(dòng)）
用望遠鏡校準平行光管。首先轉平行光管狹縫（先松開(kāi)定位螺釘）至水平狀態(tài)，調俯仰至縫像（此時(shí)的像并不要很清晰）與望遠鏡自準直分化的中央橫線(xiàn)等高，然后轉成豎直，調狹縫前后位置至出射平行光，且使狹縫像與望遠鏡豎分劃平行無(wú)視差，最后鎖緊定位螺釘。
調狹縫的寬，使縫像約等于分劃豎線(xiàn)寬度的3倍。在此三步中都要用到反射鏡，為了便于調整仰俯，反射鏡面和物臺的兩個(gè)支撐螺釘連線(xiàn)垂直是非常必要的。在每一步調解中應嚴格分清誰(shuí)是標準，誰(shuí)被校準，千萬(wàn)不要不經(jīng)意地調動(dòng)已處于標準狀態(tài)的零部件。
四、色散及角度測量過(guò)程中的現象（詳細）
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(xiàn)與平行光管軸線(xiàn)夾角約為60°。用光源照亮狹縫，根據折射定律判斷折射光的出射方向。先用眼睛在此方向觀(guān)察，可看到平行的彩色譜線(xiàn)，然后慢慢轉動(dòng)載物臺，同時(shí)注意譜線(xiàn)的移動(dòng)情況，轉動(dòng)載物臺時(shí)，使望遠鏡一直跟蹤譜線(xiàn)，在該譜線(xiàn)逆轉移動(dòng)時(shí)，擰緊游標盤(pán)制動(dòng)螺絲，調節游標盤(pán)制動(dòng)螺絲，找到最小偏向角的位置。
本實(shí)驗由于時(shí)間關(guān)系未能測出最小偏向角。
五、自問(wèn)自答
1.在調整分光儀時(shí)，為什么十字光標不能對準分劃板刻度線(xiàn)中心？
因為十字光標為像，而對應的物在分劃板刻度線(xiàn)中心之下，要保證反射鏡豎直，十字光標就必須出現在分劃板刻度線(xiàn)中心以上。
2.在調整好后為什么要使眼睛左右晃動(dòng)？
為保證十字光標在望遠鏡物鏡焦平面上。
3.為什么要調整棱鏡的棱線(xiàn)與轉臺軸平行？
保證在測量最小偏向角時(shí)轉動(dòng)載物臺譜線(xiàn)不會(huì )從視野里消失。
實(shí)驗3 望遠鏡的分解與結合
報告人 劉云鵬 同組實(shí)驗者 蒿嶺,于振華 時(shí)間實(shí)驗目的：
1． 了解雙眼儀器的構造原理及主要光學(xué)零件組成及功能（目鏡、物鏡、棱鏡）
2． 學(xué)習望遠鏡的裝配調整
3． 掌握光學(xué)零件的擦拭、清潔方法
一、對實(shí)驗工具、樣品的描述
螺絲刀，零散的望遠鏡零部件
二、實(shí)驗原理：（簡(jiǎn)略敘述望遠鏡的光學(xué)與機械結構原理、調整原理）
望遠鏡由物鏡目鏡，轉向棱鏡構成，通過(guò)調整目鏡位置可調焦
三、望遠鏡分解與結合過(guò)程的描述
�。ㄐ枰敿氝^(guò)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鏡主體支架
篇三：基礎光學(xué)實(shí)驗實(shí)驗報告
基礎光學(xué)實(shí)驗
一、實(shí)驗儀器
從基礎光學(xué)軌道系統，紅光激光器及光圈支架，光傳感器與轉動(dòng)傳感器，科學(xué)工作室500或750接口，DataStudio軟件系統
二、實(shí)驗簡(jiǎn)介
利用傳感器掃描激光衍射斑點(diǎn)，可標度各個(gè)衍射單縫之間光強與距離變化的具體規律。同樣可采集干涉雙縫或多縫的光強分布規律。與理論值相對比，并比較干涉和衍射模式的異同。 理論基礎
衍射：當光通過(guò)單縫后發(fā)生衍射，光強極�。ò迭c(diǎn)）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(cháng)。
下圖所以為激光實(shí)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。
m’為衍射分布級
雙縫干涉：當光通過(guò)兩個(gè)狹縫發(fā)生干涉，從中央最大值（亮點(diǎn)）到單側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(cháng)，m為級數（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）。 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(shí)驗預備
1.將單縫盤(pán)安裝到光圈支架上，單縫盤(pán)可在光圈支架上旋轉，將光圈支架的螺絲擰緊，使單縫盤(pán)在使用過(guò)程中不能轉動(dòng)。要選擇所需的狹縫，秩序旋轉光柵片中所需的狹縫到單縫盤(pán)中心即可。
2、將采集數據的光傳感器與轉動(dòng)傳感器安裝在光學(xué)軌道的另一側，并調整方向。 3、將激光器只對準狹縫，主義光柵盤(pán)側靠近激光器大約幾厘米的距離，打開(kāi)激光器（切勿
直視激光）。調整光柵盤(pán)與激光器。
4、自左向右和向上向下的調節激光束的位置，直至光束的中心通過(guò)狹縫，一旦這個(gè)位置確定，請勿在實(shí)驗過(guò)程中調整激光束。
5、初始光傳感器增益開(kāi)關(guān)為×10，根據光強適時(shí)調整。并根據右圖正確講轉動(dòng)傳感器及光傳感器接入科學(xué)工作室500.
6、打開(kāi)DataStudio軟件，并設置文件名。 四、實(shí)驗內容 A、單縫衍射
1、旋轉單縫光柵，使激光光束通過(guò)設置為0.16毫米的單縫。
2、采集數據前，將光傳感器移動(dòng)衍射光斑的一側，使傳感器采集狹縫到需要掃描的起點(diǎn)。 3、在計算機上啟動(dòng)傳感器，然后慢慢允許推動(dòng)旋轉運動(dòng)傳感器掃描衍射斑點(diǎn)，完成掃描后點(diǎn)擊停止傳感器。若果光強過(guò)低或者過(guò)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上的第一個(gè)極小值之間的距離S。 (b)激光波長(cháng)使用激光器上的參數。
(c)測量單縫光柵到光傳感器的前部之間的距離L。
(d)利用以上數據計算至少兩個(gè)不同的最小值和平均的答案。分析計算結果與標準縫寬之間的誤差以及主要來(lái)源。 B、雙峰衍射
1、將單縫光柵轉為多縫光柵。選擇狹縫間距為0.25mm(d)和狹縫官渡0.04mm(a)的多縫。 2、采集數據前，將光傳感器移動(dòng)衍射光板的一側，是傳感器采集狹縫到需要掃描的起點(diǎn)。 3、在計算機上啟動(dòng)傳感器，然后慢慢允許推動(dòng)旋轉運動(dòng)傳感器掃描衍射斑點(diǎn)。完成掃描后點(diǎn)擊停止傳感器。如光強過(guò)低或者過(guò)高，改變光傳感器（1×，10×，100×）。 4、利用DataStudio軟件來(lái)測量主極大到一側第一、二、三次極大的距離，并測量整個(gè)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。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上的第n個(gè)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(shí)驗值與標準縫間距的誤差。
7、確定狹縫寬度，使用式（1）根據主級包絡(luò )到第一級包絡(luò )的距離，計算雙縫縫寬，并與標準值對比。
8、選擇兩組其他雙縫，重復上述步驟。
五、實(shí)驗數據與處理 單縫衍射：
SL=0.0042m； SR=0.0040m； L=101.50cm; 僅當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(shí)驗誤差主要來(lái)源于：圖像的取值讀數的誤差，移動(dòng)傳感器速度的不穩定的影響，以及系統
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