大物A1实验

大连理工大学_大物实验

几何光学实验

讲义：

透镜是组成各种光学仪器的基本光学元件，焦距则是透镜的一个重要参数。在不同的使用场合往往要选择合适的透镜或透镜组，这就需要测定透镜的焦距。望远镜及显微镜是最常用的助视光学仪器，例如在物理实验中经常使用有读数显微镜、测量望远镜及自准望远镜等。在本实验中，同学们需要通过实验室给出的各种分立光学元件，按要求组成望远镜及显微镜。并利用所组成的聚焦于无穷远的望远镜进行透镜焦距的测定。

实验目的：

1. 掌握测量薄透镜焦距的三种方法（自准直法、共轭法、物距像距法）
2. 验证薄透镜成像规律，理解高斯公式的应用
3. 搭建开普勒望远镜与显微镜，分析其工作原理及参数设计

实验器材：

仪器名称	参数|数量
凸透镜	焦距：100mm、150mm、300mm、待测透镜×1
凹透镜2	焦距：50mm、150mm
平面镜、物屏	物屏：品字形、箭头形
光源与接收装置	光源：准平行LED白光光源，白屏
光具座系统	带刻度直线导轨（含滑块）

实验原理：

1 凸透镜焦距焦距测量方法

常用的透镜焦距测定方法有物距像距法、共轭法和自准直法。

1.1 自准直法

自准直法测凸透镜焦距的光路图如图1所示。当物体处在凸透镜的焦平面时，物体上各点发出的光束，经凸透镜后成为不同方向的平行光束。若用一个与主光轴垂直的平面镜将平行光反射回去，则反射光再经透镜后会聚焦于透镜的焦平面上，所成像是一个与原物等大的倒立实像。凸透镜的焦距ff可直接通过测量物屏与凸透镜的距离得出。这就是自准直原理。自准直法的特点是，物、像在同一焦平面上。

自准直法是光学仪器调节中常用的重要方法。

1.2 共轭法

固定物体与像屏间的距离l不变，并使间距大于四倍的凸透镜焦距f。将凸透镜置于物体与像屏之间，移动凸透镜可以找到两个特定位置，使像屏上能得到清晰的实像，其中一个像为放大的像，另一个像为缩小的像。由高斯公式可以推出凸透镜焦距ff、物体与像屏间的距离ll，以及透镜在两个像之间移动的距离dd有如下关系：

通过测量l和d，利用（1）式就可计算出凸透镜的焦距f。

1.3 物像法

直接测量物距 u 与像距 v，利用高斯公式

计算透镜焦距.

偏振光学实验

注意事项

• 起偏器和检偏器其实是同一种器件，只是根据功能叫成不同名字而已；
• 功率探测器探头前面有个长筒，使光正入射打到内部的硅光电池上才能正确测量光功率；
• 在量程够用的情况下，光功率计的量程越小，测出结果的有效数位越多，越能反映出小信号的变化。验证马吕斯定律时这点尤为重要，因为接近消光的位置光信号会很弱；
• 日光灯的光是自然光，偏振度为0，转动检偏器观察会发现亮度没什么变化；射到地面上反射的光，偏振度会变得大于0，且会随着入射角的变化而变化，越是接近布儒斯特角偏振度越大。

1808年，马吕斯（E. L. Malus，1775～1812）发现了光的偏振现象，通过对偏振现象的深入研究，人们充分地认识了光的本质–光波是横波。为了更好地认识和利用光的偏振性，各种偏振光元件、偏振光仪器应运而生。偏振光的应用技术也日益发展，在各个领域都得到广泛应用。

预习重点

1. 利用偏振片产生和检测偏振光的原理和方法；
2. 偏振度，马吕斯定律；
3. 布儒斯特角的产生原理和规律；
4. 区分自然光、线偏振光、圆偏振光、椭圆偏振光的方法；
5. 波片原理，波片光轴与起偏方向对偏振光类型的影响

实验目的

1. 观察光的偏振现象，掌握利用偏振器来调节光强度的方法。
2. 了解产生和检验偏振光的原理与方法，鉴别光的不同偏振状态。
3. 设计实验来测量三棱柱的玻璃折射率，利用反射起偏测出布儒斯特角。

实验仪器

偏振片（格兰傅科棱镜，带游标刻度），λ/2波片，λ/4波片，三棱柱，测角台，光功率计及探头，半导体激光器

实验原理

光的干涉和衍射现象揭示了光的波动性，光的偏振特性进一步证明了光是横波。光的偏振现象在工业和生活中的应用广泛，因此同学们需要理解光的偏振性质，掌握偏振光检测方法。

1. 光的偏振态

从垂直于光传播方向的平面上观察，光矢量变化遵从不同的规律，根据这些规律，可以把光分成偏振光、自然光和部分偏振光三种。

在垂直于光传播方向的平面上，光矢量的端点随时间变化如果是有规律的，则称其为完全偏振光。完全偏振光包含线偏振光、椭圆偏振光和圆偏振光。光矢量端点的轨迹是一直线的，称为线偏振光；光矢量端点的轨迹是椭圆的称为椭圆偏振光；光矢量端点的轨迹是圆的称为圆偏振光。根据振动的合成原理，线偏振光、椭圆偏振光和圆偏振光均可以等效为振动方向相互垂直、相互关联的两个线偏振光，并且这两个线偏振光需要具有相同的传播方向和频率，两者有确定的相位差。

普通光源直接发出的光是自然光。由于原子（或分子）发光具有随机性和间断性，不同原子（或分子）在同一时刻和同一原子（或分子）在不同时刻的发光都是不相干的。普通光源包含大量原子（或分子），这些原子（或分子）发出光的偏振方向、初相位都是随机的，因此发出的光波是不相干的。 值得注意的是对于自然光，由于自然光沿着不同方向振动的各光矢量的振幅和相位都是随机的，所以自然光可以等效成振幅相等，振动方向相互垂直，互不相关的两个线偏振光。

部分偏振光可以看作是自然光和偏振光的叠加。

2. 双折射晶体

一束光入射到晶体界面时会发生折射。 在某些晶体中，折射光会分成两束，这就是晶体的双折射现象。这两束折射光中，一束光遵守折射定律称为寻常光，简称o光。另一束光则不遵守折射定律称为非常光，简称e光。 o光的传播速率各向同性，e光的传播速率与传播方向有关，o光和e光都是线偏振光。

在双折射晶体内部，存在某个特殊的方向，当光沿着该方向传播的时侯，不发生双折射，这个方向被称为该晶体的光轴。沿着光轴方向，o光和e光传播速度相同；垂直于光轴方向，o光和e光传播速度差异最大。按照光轴的数目不同，可以把双折射晶体分为单轴晶体和双轴晶体。单轴晶体如方解石、冰洲石、石英；双轴晶体如云母、黄玉。 本实验中采用的是单轴晶体。

必须注意，只有在晶体内部才有o光、e光之分，光线射出晶体之后都称为线偏振光。

3. 偏振器

获得偏振光的途径很多。 当光在介质的界面上发生反射时，可以获得部分偏振光；满足特定条件时，可以获得线偏振光。如地球大气中的微粒、水分子等对阳光的散射，会形成线偏振光和部分偏振光。

在实际工作中，常采用专门的偏振器来获得线偏振光。偏振片是一种可以使入射光通过后变成线偏振光的光学薄膜，它能够吸收某一振动方向的光而透过与此垂直方向振动的光。偏振片允许光矢量透过的方向，称为偏振化方向或者透光方向。按实际应用时所起作用的不同，可以把偏振片分为起偏器和检偏器。用来产生偏振光的叫做起偏器，用来检验偏振光的则叫做检偏器。图1给出了线偏振光的产生与检测原理示意图。

双折射晶体可以把一束光分解成o光和e光，o光和e光都是线偏振光。利用这一特性，也可以利用双折射晶体制作偏振器。格兰棱镜，全称为格兰·泰勒棱镜，就是由两块冰洲石单轴晶体的直角棱镜组成偏振器。两块冰洲石的中间斜面为空气隙。光轴与入射端界面平行。自 然光垂直入射的时候，在第一个直角棱镜内，o光和e光传播方向相同但速度不同，在两个直角棱镜斜面处，e光传播方向不变，o光将发生全反射。若将棱镜侧面出射的o光吸收掉，则仅留下沿原入射方向传播的e光，则此格兰棱镜可以作为起偏器，当然也可以用作检偏器。图2给出了格兰棱镜的光路图。

4.波片

波片，也称作相位延迟片，是由双折射晶体做成，是从单轴晶体中切割下来的平面平行板，其表面平行于光轴。如图3所示。当一束单色平行自然光正入射（垂直于晶体光轴）到波片上时，光在晶体内部便分解为o光和e光。由于入射光垂直于光轴入射，o光和e光传播方向相同，但是传播速度不同，它们通过厚度确定的波片时的光程也就不同。

设波晶片的厚度为d，则两束光通过晶片后，有相位差

式中λ为光波在真空中的波长。

单色线偏振光垂直入射到波片内，分解为o光和e光，o光和e光在入射界面相位差为0，经过厚度确定的波片后两者产生一附加相位差δ。离开波片时两者又合二为一，合成光的性质取决于δ及入射光的性质。

• 当δ=2kπδ=2kπ时 , 则光程差(no−ne)d=kλ(n**o−n**e)d=k**λ ，即这样的晶片厚度可使o光和e光的光程差等于k λ，称为全波片(λ波片)。其o光和e光的合振动为线偏振光，其光矢量的方向与入射光光矢量的方向相同。
• 当δ=(2k+1)πδ=(2k+1)π时，则光程差(no−ne)d=(2k+1)λ2(n**o−n**e)d=(2k+1)2λ，此时晶片的厚度可使o光和e光的光程差等于(2k+1)λ/2，称为半波片(λ/2波片)。其合振动仍为线偏振光，但光矢量的方向相对于入射光的光矢量方向转过2θ角(θ是入射光振动面与波片光轴间的夹角)。
• 当δ= (2k +1)π/2 时，则光程差(no−ne)d=(2k+1)λ4(n**o−n**e)d=(2k+1)4λ，晶片的厚度可使o光和e光的光程差等于(2k+1)λ4(2k+1)4λ，称为四分之一波片( λ/4波片)。其合振动一般为椭圆偏振光。应当注意两种特殊情况：当入射光矢量与波片光轴平行或垂直时，出射光为线偏振光；当入射光矢量与波片光轴夹角为π/4时，出射光为圆偏振光。

从以上可知λ/4波片可将线偏振光变成椭圆偏振光或圆偏振光；根据光路的可逆性，它也可将椭圆偏振光或圆偏振光变成线偏振光。

需要强调的是，不论是全波片，半波片（λ/2片），还是λ/4片，都是针对特定波长的光而言的。

5.布儒斯特定律

光线斜射向非金属的光滑表面上（例如水、木头、玻璃等）时，反射光和折射光的偏振状态都会发生改变，反射光和折射光偏振的程度取决于光的入射角以及反射物的性质。当入射角是某一特定值时，反射光为线偏振光，相应的入射角 称为布儒斯特角，也称起偏角。起偏角和界面上两种介质的折射率有关：

式中n1和n2 分别为入射光和折射光所在介质的折射率。此关系称为布儒斯特定律。此时，不管入射光的偏振状态如何，反射光的光矢量垂直于入射面，如图4，若光是由空气入射到折射率为 n (≈1.5)的玻璃平面上，则i_b=arctan⁡(n2/n1)=57°

如果自然光是以ib角入射到玻璃片堆上，则经过多次反射，最后从玻璃片堆透射出来的光一般是部分偏振光。如果玻璃片数目较大，则透射光近似为线偏振光。

6.偏振光的检测

实验内容

1.光路调节

如图6所示，调节激光器或者信号接收器，保证激光束射入信号接收器正中的小孔。

把P2（检偏器或起偏器P1）摆入系统，首先通过平移和升降调节，使激光束全部通过P2正中的透光部分而达到信号接收器：再左右转动P2（松开磁性表座的锁紧螺钉），使产生的反射光投射回到激光器垂直面上；继而调节P2支架上的水平和俯仰调节螺钉，使反射光斑基本与出射光斑重合，如图7所示，这表示P2的光学面(主截面)同系统的基准线(即激光束)垂直。

2.实验内容

1）线偏振光的获得与检验，马吕斯定律

1. 在光源后加入起偏器P1和检偏器P2，旋转检偏器P2一周，观察光强的变化曲线。
2. 旋转检偏器P2使出射光强为最大，以该角度为基准（0°），继续旋转检偏器180°，期间每隔10°，记录出射光强。最后画出光强随角度变化的曲线（它满足马吕斯定律吗？有何特点？）。
3. 读取I，I/2，I/3对应的夹角。与通过马吕斯定律求出的I，I/2，I/3对应的夹角比较。

（2）*λ*/2波片对线偏振光的调整和测量

1. 旋转检偏器使P1、P2正交（完全消光）。
2. 在P1、P2之间放入λ/2波片，破坏其消光.转动检偏器P2至消光位置，并记录检偏器转动的角度，求出起偏器偏振化方向与λ/2波片光轴的夹角。

（3）椭圆和圆偏振光的产生与鉴别

利用λ/4波片，改变入射线偏振光的偏振状态，产生线偏振光、椭圆偏振光和圆偏振光。

1. 旋转检偏器使P1、P2正交（完全消光）。
2. 在P1、P2之间放入λ/4波片，转动λ/4波片使消光。
3. 以上述得到的λ/4波片角度为基准，将λ/4波片依次转过15°、30°、45°、60°、75°和90°；同时，对于每一个λ/4波片的角度下，都将检偏器P2 旋转360°，观察分析相应的6条光强曲线的特征和变化规律，从而判断6个角度产生的偏振光的特性(特别注意曲线的极大值、极小值和有无消光的零点)。最后，比较记录的 6 条曲线的强度变化特征和消光特征，画出曲线。自拟数据表格分析光的偏振状态，讨论 λ/4波片对光的偏振的影响。

（4）布儒斯特定律的观察

透过偏振片观察实验室地面反射的日光灯的虚像。旋转偏振片，观察并定性记录日光灯虚像亮度随旋转角度的变化。改变到日光灯的水平距离，重复前述过程。定性比较不同位置的偏振度变化，并利用布儒斯特定律解释该现象。

3.实验拓展（选做）

利用全波片、λ/2波片、λ/4波片及偏振片观察偏振光的干涉现象

1. 旋转检偏器使P1、P2正交。分别在在P1、P2之间放入全波片、λ/2波片和λ/4波片，分别转动全波片、λ/2波片和λ/4波片一周，观察光电接收器接收的光强变化。（特别注意有无极大极小值，如果有，有几个极大极小值）
2. 旋转检偏器使P1、P2平行（在光源后加入起偏器P1和检偏器P2，旋转检偏器P2使出射光强为最大）。分别在在P1、P2之间放入全波片、λ/2波片和λ/4波片，分别转动全波片、λ/2波片和λ/4波片一周，观察光电接收器接收的光强变化。（特别注意有无极大极小值，如果有，有几个极大极小值）
3. 旋转检偏器使P1、P2既不正交也不平行。分别在在P1、P2之间放入全波片、λ/2波片和λ/4波片，分别转动全波片、λ/2波片和λ/4波片一周，观察光电接收器接收的光强变化。

课后思考题

1. 在正交的两个偏振片中插入λ/4波片，将λ/4波片旋转一周后，共出现几个光强极大值？
2. 如何鉴别圆偏振光和自然光？如何鉴别椭圆偏振光和部分偏振光？

数字示波器实验

示波器是一种以图形方式显示电信号随时间变化的基础仪器。示波器不仅能观测周期变化的电压和电流信号（需用采样示波器），还能捕捉各种非周期性信号（如随机脉冲），并可进一步测量信号的幅度、频率、直流偏置、占空比等参数。用双踪示波器还可以检测两路信号在幅度、频率和相位之间的相对关系。而日常用的万用电表只能测量电学信号在一段时间内的平均值（对直流信号）或有效值（对交流信号）。

在科学研究和生产实践中经常将示波器与各类传感器配合使用。使用时，需要先将待检测的物理量（如温度、光强、压力、磁场等）转化成电学信号，再用示波器来监测。示波器的用途非常广泛，是功能最全面、应用最广泛的测量仪器之一。

实验目的

1. 了解数字示波器的工作原理
2. 掌握数字示波器的基本操作方法
3. 学会用数字示波器测量未知信号的参数
4. 学会函数信号发生器的基本操作

实验仪器

• [RIGOL-DS2202A 数字示波器](https://supportcn.rigol.com/Public/Uploads/uploadfile/files/ftp/电子测量仪器/示波器/DS MSO2000A/中文手册/MSO2000A&DS2000A_UserGuide_CN.pdf)
• [DG1022A 数字合成信号发生器](https://supportcn.rigol.com/Public/Uploads/uploadfile/files/ftp/电子测量仪器/信号源/信号源 手册/DG1022/中文手册/DG1000_UserGuide_CN.pdf)
• 同轴电缆
• PVP2350无源探头

实验原理

1. 示波器简介

示波器是一种监测电学信号随时间变化特性的常用测量仪器。日常生活中常用的万用电表只能测量电学信号在一段时间内的平均值（对直流信号）或有效值（对交流信号）；示波器还能观测反映电压和电流信号（需用采样示波器）随时间变化的特性，甚至还能捕捉各种非周期性信号（如随机脉冲）。可用示波器测量的物理量包括：幅度、频率、直流偏置、占空比等，用双踪示波器还可以检测两路信号在幅度、频率和相位之间的相对关系。

在科学研究和生产实践中使用时，人们常借助各类传感器（注1），先将待检测的物理量（如温度、光强、压力、磁场等）转化成电学信号，再用示波器来监测，这使得示波器的用途变得越来越广泛。

2. 示波器的发展

根据实现技术不同，示波器可分为模拟示波器和数字示波器两大类。在阴极射线管（Cathode Ray Tube，简称CRT，国内也称之为显像管）诞生后不久，德国科学家Karl Ferdinand Braun于1897年发明基于CRT的模拟示波器，他将待监测的电压信号施加在平板电容两端，引起电子束的纵向偏转，以便在荧光屏上观测信号的变化。在1919年前后，就有人将示波器用于实验室测量，但使示波器更通用的触发-扫描功能则是在1946年前后才被发明的。

借助高速的模拟-数字转换芯片（也叫模数转换器，Analog-to-Digital Converter，以下简称ADC），Walter Le Cory发明了数字存储示波器（Digital Storage Oscilloscope，以下简称DSO）。DSO先通过ADC将待测的物理量转换成数字量，保存在存储芯片中，后续处理单元读取数据后再进行分析、显示。随着半导体技术的不断发展，数字存储示波器的触发、分析、测量等功能越来越强大，1980年之后逐步普及开来。

3. 数字存储示波器（DSO）的工作原理

图1给出了DSO一个通道信号处理过程的模块化示意图，其中虚线框内的组件是一个信号通道特有的组件，本实验中所用的双通道DSO就有两路这样的组件；虚框外的的组件1是系统组件，为所有信号通道所共用。这里还需注意：图中的每个组件既表示完成实际功能的功能单元，还可能关联一个用于让用户输入所需参数、状态的控制按钮或命令菜单。

其中虚线框内的组件是一个信号通道专用的（多通道示波器就有多套这样的组件）；框外组件表示所有信号通道共用的系统组件。CPU和DSP分别是Central Processing Unit（中央处理器）和Digital Signal Processor（数字信号处理器）的简称。（本示意图是在网络图片的基础上修改而成。）

与我们熟悉的电脑相似，DSO也有中央处理器（Central Processing Unit，以下简称CPU），它负责读取示波器面板上各个控制旋钮、命令菜单的参数设定、状态选择，控制内部各组件按要求工作，并完成必要的运算、测量等功能，最后将结果输出到显示屏上。这个过程中，信号接入到输入端口之后，先经过衰减、DC偏移、放大等处理得到合适幅度的信号，一路输入到ADC，进行模数转换并存储在存储器中以备后续调用，另一路耦合到触发逻辑，以实现所需的触发控制。

4. 组件功能介绍

① 衰减器： 本实验中的数字示波器所用的ADC能够处理的电压幅度范围是±512mV，而示波器屏幕能够显示的电压范围是±20V或0~40V注3）。因此，我们需要根据输入信号的幅度（常用峰峰值Vpp表示）设定合理的测量档位，在大量程档时，示波器会依据我们的档位选择，通过衰减器中的电阻分压网提取一个与输入信号成正比的小信号输入到下一组件；在小量程档时，则是直接将信号无衰减地输入到下一组件。

注3： 示波器输入端口附近标有电压测量范围，本实验中所用的DSO所标的测量范围是0-400V，远超过Vpp=40V的实际可测范围。对于Vpp超过40V的信号，我们必须开启输入导线上的X10倍衰减开关（如图2所示），否则会导致仪器过载损坏。

② 直流偏移： 在直流（Direct Current，以下简称DC）耦合状态下，若输入信号含有DC偏移量（即信号最大值与最小值的平均与实际零电位有偏差），需要提供极性相反的DC电压进行补偿，使信号正负两极的幅度相等，以便充分利用ADC的电压工作范围。若选择交流（Alternative Current，简称AC）耦合，则隔直电容将滤掉输入信号的DC偏移分量（注4)。

注4： 当输入信号的频率在1kHz以上时，在DC和AC之间切换信号输入的耦合方式，信号形状的变化可以忽略；但若输入信号的频率小于1kHz，AC耦合时，隔直电容的存在对信号的形状有明显的影响。（欢迎有兴趣的同学自主探索。）

③ 放大器： 为了充分利用下一组件ADC的测量精度，示波器会根据用户的输入档位选择，将小信号放大，以使信号变化的幅度范围Vpp占据尽量大比例的ADC工作电压范围。

④ 模数转换器： 本实验所用DSO中的模数转换器（以下简称ADC）是一个电压工作范围为±512mV的8位转换器。也就是说，该ADC将任一电压在±512mV范围内变化的输入信号转化为一系列的8位的二进制数，代表不同时刻的输入电压值。由于8位二进制数的取值在0-255之间，测量精度是2-8≈0.4%，ADC输出值之间的最小差别是1024mV/256=4mV。因此，用示波器测量小信号（如100mV量级）时，必须选择合适的输入档位，为放大器设定合适的放大倍数，尽量使信号占据满屏，否则测量相对不确定度可能会大到无法接受的地步（注5)。

注5： 对于一个变化范围只占据示波器屏幕一大格的输入信号，ADC转换的最小相对不确定度是多大？

⑤ 触发(Trigger)： 为了及时显示输入信号随时间变化的特性，示波器不停地采集信号并更新屏幕显示。对于周期不变的信号，我们希望屏幕上前后两次显示的信号轨迹能互相重叠；对于非周期性信号，我们希望特定的信号能显示在相同的位置，这些都会方便用户对图像和数据进行下一步的分析和处理。示波器中实现上述功能的组件称作触发逻辑；它在用户选择的信号（如CH1的输入信号）满足一定条件（如大于用户设定的触发电平，Trigger Level）时给出触发信号，这实际上是根据用户的设定来确定每次信号更新显示的时间零点。

在模拟示波器中，在屏幕上“画出”波形的电子束是在触发信号满足条件后才开始扫描，因此，用户无法得知满足触发条件之前的信号是怎样的。与此不同，数字示波器的数据采集一直在进行，不仅保存触发之后的信号，也保存触发前的信号，这有利于了解信号变化的整个过程。

本实验中，我们希望学生学会选用输入信号做触发，明白触发电平设置的重要性，了解边沿触发模式时，上升沿和下降沿触发的区别。

⑥ 显示： 数字示波器一般用液晶屏（Liquid Crystal Display，以下简称LCD）作显示。与CRT显示不同（注6)，LCD是利用点阵中每个像素的亮暗状态来显示文字和图形，文字和图形在屏幕上保持的时间可以根据需要来设定。另外，在LCD像素数已知的情况下，选定档位后，每个像素点在Y，t两个方向上所表示的值也是可以得到的，这直接决定了从屏幕上进行光标读数的精度。

注6： 借助荧光屏的余辉，CRT靠电子束在屏幕上快速扫描留下的轨迹显示信号的连续变化过程。

⑦ 信号发生器原理 在研究、调试电子线路、电学设备的性能时，需要输入已知特性的电学信号，以检测研究对象的输出结果与预期是否一致。信号发生器就是用于产生所需信号的仪器。本实验中所用的信号发生器的输出功率较小（4W），也被称作函数信号发生器，或波形发生器。

信号发生器一般由三个模块组成（注7）：（一）基于LC电路或晶体振荡器等元件构成的振荡电路，用于产生周期信号（一般为正弦或方波），并提供频率调节；（二）基于非线性元件（如电容的充、放电曲线有非线性）或差分放大电路等构建的波形变换电路，根据用户的选择将振荡器产生的信号变换为所需的信号形式，包括正弦、方波、三角波、锯齿波等（注8）；（三）输出电路，根据用户设定的幅度、直流偏移等参数输出信号，并显示输出信号的参数。

本实验所用的信号发生器能调节的参数包括（注9）：

1. 信号类型：正弦、方波、三角波、脉冲（1%~99%）；
2. 频率：范围0.2Hz~5MHz；
3. 幅度：范围100mV~10V；
4. 直流偏置：输出信号最大值与最小值的中点偏离实际电压零点的大小，范围-10~10V；
5. 衰减倍率：范围0~60dB；
6. 占空比：输出周期信号的上升段（这是对正弦和三角波，对方波则是高电平段）时间占整个周期的比例；

**注7：**随着集成电路技术的发展，现在已有各种专门用于信号发生器开发的芯片，如LM324等，这大大简化了自制信号发生器的过程，欢迎有兴趣的同学进一步探索、实践。

**注8：**有些厂家提供的信号发生器还能产生阶梯信号、类噪声信号等，甚至提供频率调制、幅度调制等功能，以满足不同的需求。

**注9：**除了这里列出来的参数，欢迎同学参考仪器说明书等资料自己探索更多可调参数。

拓展阅读

欢迎有兴趣的同学自己查阅资料了解以下术语的含义： 带宽、幅频曲线、采样、等效采样、实时采样、存储深度、边沿触发、上升沿、下降沿、采样示波器、功率信号发生器。了解这些术语的含义有益于各位同学加深对数字示波器及其性能指标、工作原理等的了解。

实验内容（具体参看实验报告册）

1. 自动测量-“AUTO”；
2. 图像和数据的存储；
3. 屏幕估读；
4. 光标读数——“CURSOR”；
5. 交直流混合信号的测量；
6. 信号衰减；
7. 周围空间的电磁信号测量。