工程光学实验指导书new

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1、实验一凸透镜焦距测量（一）用自准法测薄凸透镜焦距f一、实验目的⑴掌握简单光路的分析和调整方法⑵了解、掌握自准法测凸透镜焦距的原理及方法二、实验原理当发光点（物）处在凸透镜的焦平面时，它发出的光线通过透镜后将成为一束平行光。若用与主光轴垂直的平面镜将此平行光反射回去，反射光再次通过透镜后仍会聚于透镜的焦平面上，其会聚点将在发光点相对于光轴的对称位置上。三、实验仪器1、带有毛玻璃的白炽灯光源S2、品字形物象屏P：SZ-143、凸透镜L：f=190mm(f=150mm)4、二维调整架：SZ-075、平面反射镜M6、二维调整架：SZ-077、通用底座：SZ-048、二维底座：SZ-029、通用底座：S

2、Z-0410、通用底座：SZ-04四、仪器实物图及原理图图一五、实验步骤81、把全部元件按图一的顺序摆放在平台上，靠拢，调至共轴。而后拉开一定的距离。可调成如图一所示的距离2、前后移动凸透镜L，使在物像屏P上成一清晰的品字形像。3、调M的倾角，使P屏上的像与物重合。4、再前后微动透镜L，使P屏上的像既清晰又与物同大小。5、分别记下P屏和透镜L的位置a1、a2。6、把P屏和透镜L都转180度，重复做前四步。7、再记下P和L的新位置b1、b2。8、分别把f=150mm和f=190mm的透镜各做一遍，并比较实验值和真实值的差异，并分析其原因。9、老师可选择更多规格的透镜进行实验。（选做）六、数据处理

3、被测透镜焦距：（二）用位移法测薄凸透镜焦距f一、实验目的了解、掌握位移法测凸透镜焦距的原理及方法二、实验原理对凸透镜而言，当物和像屏间的距离L大于4倍焦距时，在它们之间移动透镜，则在屏上会出现两次清晰的像，一个为放大的像，一个为缩小的像。分别记下两次成像时透镜距物的距离O1、O2(e=

4、O1-O2

5、)，距屏的距离O1'、O2'根据光线的可逆性原理，这两个位置是“对称”的。即O1=O2'，O2=O1'则：L－e=O1＋O2'＝２O1＝２O2'O1=O2'＝(L－e)/２而O1'=L－O1＝L－(L－e)/２＝(L+e)/2把结果带入透镜的牛顿公式1/s+1/s'=1/f得到透镜的焦距为由此便可

6、算得透镜的焦距，这个方法的优点是，把焦距的测量归结为对于可以精确测定的量L和e的测量，避免了在测量u和v时，由于估计透镜中心位置不准确所带来的误差。三、实验仪器1、带有毛玻璃的白炽灯光源S2、品字形物像屏P：SZ-143、凸透镜L：f=190mm(f=150mm)84、二维调整架：SZ-075、白屏H：SZ-136、通用底座：SZ-047、二维底座：SZ-028、通用底座：SZ-049、通用底座：SZ-04四、仪器实物图及原理图（见图二）图二五、实验步骤81、把全部器件按图二的顺序摆放在平台上，靠拢后目测调至共轴，而后再使物屏P和像屏H之间的距离大于4倍焦距。2、沿标尺前后移动L，使品字形物在

7、像屏H上成一清晰的放大像，记下L的位置a1。3、再沿标尺向后移动L，使物再在像屏H上成一缩小像，记下L的位置a2。4、将P、L、H转180度，重复做前三步，又得到L的两个位置b1、b2。5、分别把f=150mm和f=190mm的透镜个做一遍，并比较实验值和真实值的差异并分析其原因。6、老师可选择更多规格的透镜进行实验。（选做）六、数据处理，，透镜焦距：8实验二测节点位置及透镜组焦距一、实验目的了解透镜组节点的特性，掌握测透镜组节点的方法。二、实验原理光学仪器中的共轴球面系统、厚透镜、透镜组，常把它作为一个整体来研究。这时可以用三对特殊的点和三对面来表征系统在成像上的性质。若已知这三对点和三对面

8、的位置，则可用简单的高斯公式和牛顿公式来研究起成像规律。共轴球面系统的这三对基点和基面是：主焦点（F，F'）和主焦面，主点（H，H'）和主平面，节点（N，N'）和节平面。如附图1，附图1附图2实际使用的共轴球面系统——透镜组，多数情况下透镜组两边的介质都是空气，根据几何光学的理论，当物空间和像空间介质折射率相同时，透镜组的两个节点分别与两个主点重合，在这种情况下，主点兼有节点的性质，透镜组的成像规律只用两对基点（焦点，主点）和基面（焦面，主面）就完全可以确定了。8根据节点定义，一束平行光从透镜组左方入射，如附图2，光束中的光线经透镜组后的出射方向，一般和入射方向不平行，但其中有一根特殊的光线，

9、即经过第一节点N的光线PN，折射后必须通过第二节点N'且出射光线N'Q平行与原入射光线PN。设NQ与透镜组的第二焦平面相交于F''点。由焦平面的定义可知，PN方向的平行光束经透镜组会聚于F''点。若入射的平行光的方向PN与透镜组光轴平行时，F''点将与透镜组的主焦点F'重合，如附图3附图3综上所述节点应具有下列性质：当平行光入射透镜组时，如果绕透镜组的第二节点N'微微转过一个小角，则平行光经透镜组