工程光学实验1—6指导书

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1、实验一放大率法测量焦距和截距MeasurementOfFocusAndIntercept一、实验目的:1．通过对透镜的焦距和截距测量熟悉焦距仪的测量原理及测量方法，掌握基本的实验技能。2．了解焦距仪的结构及平行光臂的使用，学会螺旋丝杠式测微目镜读数方法。3．掌握校正显微镜放大率的方法。二、实验要求：基本理论：理想光学系统的共线成像理论。基本知识：了解焦距仪的结构，平行光管的使用，理想光学系统焦点、焦平面、主平面、焦距和截距的概念。基本技能：学会在焦距仪上进行同轴等高调节。学会使用螺旋丝杠式测微目镜及读数方法。三、实验内容及测量原理：焦距和截距是光学系统重要的特性参数，就几何光学来说，焦距是光学

2、系统的特征值。只要知道焦距和焦点的位置，就能完全确定任何位置上的物体经过该光学系统所成像的位置、大小、正倒和虚实。1．焦距的测量原理：光学系统的主点到焦点的距离称为焦距。物方焦距、像方焦距分别用、表示。放大率法测量焦距是利用平行光管物镜焦面上分化板的一对刻线在被测透镜焦面上成像的比例关系，求出被测透镜焦距的大小。如平行光管分化板上一对刻线间距为,经被测透镜成的像为,平行光管物镜和被测透镜焦距分别为和,由图一可看出它们的关系如下：∵∴即式中f0'、y为已知，f'与y'成正比。这样只要测出y',即可求出被测透镜焦距。24图一2．焦距的测量：光学系统的最后一个表面顶点到像方焦点的距离为后焦距，用lp

3、'表示。很显然，对于一个光学系统知道了焦距和截距的大小，就可确定焦点和主点的位置。图二在测量截距的同时，可以进行透镜截距的测量。图二表示了测量原理，其中y'是位于被测透镜焦平面上的平行光管分化板刻线的像。测量焦距的时候，测量显微镜是调焦在像y'上的，也就是被测透镜的焦平面一定位在测量显微镜的工作距离L上。此时，利用在导轨上的长度刻尺可以得到测量显微镜位置的一个读数。然后慢慢移动测量显微镜镜座，直到被测透镜的后表面在测量显微镜的工作距离上，这时通过测量显微镜能清楚地观察到被测透镜的这个表面。此时在刻度尺上又可以得到测量显微镜位置的一个读数。两次位置的读数差值，即测量显微镜移动的距离就是被测透镜的

4、截距。一、测量仪器：测量使用的仪器为焦距仪。这种仪器由平行光管，透镜夹持器，带有测微目镜的测量显微镜以及将它们连在一起的一根长导轨所组成。利用带有测微目镜的测量显微镜可以准确地测出在被测透镜焦平面上所成的刻线像的间隔。通常在各种光具上都能进行测量。平行光管文件焦距为f0'=550mm。测量焦距时用的平行光管分化板形状如图三所示，它上面刻有五组间隔不同的平行线，这五对平行线的间隔距离分别为1、2、4、10、20毫米。仪器的导轨长度为1.5米，它上面附有一根刻度尺，价格为1毫米利用它可以指示出测量显微镜的所在位置。这一点对测量截距是有用的。24测量显微镜的目镜有两种可以更换，其倍率分别为1X，0.

5、5X，其工作距离分别为135毫米和600毫米。工作距离较长的0.5X物镜，适用于测量焦距较长的负透镜。图三图四图五测量显微镜上带有螺旋式测微目镜，其固定分化板如图四所示，刻度范围8毫米，每格间距为1毫米用于测量焦距时读整数部分。其活动分化板如图五，上面刻有交叉十字线及一对平行线，当测微目镜读数鼓轮旋转时，活动分化板刻线移动。读数鼓轮上有100格等分刻线，读数鼓轮旋转一圈，活动分化板移动1毫米，所以读数鼓轮上的一格相对固定分化刻线移动0.01毫米。这样利用测微目镜就可以准确地测量出平行光管分化板上的刻线组经过被测透镜所成的象再经过显微物镜所成像的大小。一、测量方法：1．将被测量透镜安装在透镜夹持

6、器上。2．调节测微目镜深度，使看到的显微镜分化板的刻线清楚。3．调节测微显微镜和透镜夹持器，使它们和平行光管三者的光轴大致一致。此时平行光管分化板在被测透镜焦平面上形成一个像。调节测量显微镜，在测微目镜分化板上看到这个像，并且使这个像在视场中上下、左右适中。4．微调测量显微镜，调至使在视场里能无视差地看到平行光管分化板刻线的象为止。5．以上调好后，用测微目镜测出此像的大小，将活动分化板的叉线首先对准所选定的那组刻线的左边一条，可以看到一读数，然后转动测微手轮，使活动分化板的叉线再对准该组刻线的右边一条，又可以得到一读数，两个读数之差即为测微目镜对刻组刻线经显微物镜所成像的读数值，记为D，显然、

7、其中为显微镜的放大率。（注：此处、y、y'都取绝对值）代入公式：令常数则：从测量中得到D、查下表找出对应的C值，由公式即可计算得到被测调节的焦距。24常数C1241020-1X550275137.55527.5-0.5X1100550275110551．移动测量显微镜测量截距。2．将测量数据与计算结果填入表中：测量正透镜：左竖线右竖线DC第一次第二次第三次测量负透镜：左竖线右竖线DC第一次第二次第