光具组基点测定论文_精品

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1、普通物理实验C课程论文题目:光具组基点的测定学院:物理科学与技术学院专业:物理师范年级:11级学号:222011315231277姓名:王皓晨指导教师:论文成绩:答辩成绩:2012年12月光具组基点的测定王皓晨西南大学物理科学与技术学院，重庆400715摘要：本文讨论了利用测节装置测定光具组基点的原理及方法，加强了对光具组基点的认识。当我们需要解决数量很多的球面系统问题时，若用逐个球面成像法需要大量运算。而且实际遇到的光学系统中,各球面间的相对位置往往并不完全知道。如果能够找一个等效的光具组代替整个共轴的光学系统，并设法找出这个光具组的某种基本位置，就可以不考虑光在光学系统中的实

2、际路径而能确定像的大小和位置，使复杂的问题变得易于解决。关键词：光具组焦点主点焦平面主平面测节器引言：日常生活中其实有着许多由多个具有一定厚度的透镜组成的光组（系统），如照相机镜头，显微镜物镜、目镜，望远镜等，它们并非是单一的薄透镜，光路复杂，若每个透镜逐一分析十分麻烦。那么能不能简化分析呢？又能通过什么方法实现简化计算的目的呢？下面就来介绍一种方法的原理和步骤并进行实验操作。实验原理：在理想光具组里，物方的任意一点都和像方的一点共轭。同样相应于物方的每一条直线或者每一个平面，在像方都应该有一条共轭的直线或者一个共轭的平面。这样理想光具组的理论就建立了点与点、直线与直线以及平面与

3、平面的共轭关系。若仅限于靠近对称轴的区域，理想光具组可充分近似用共轴光具组实现，高斯理论便又可以成为共轴光具组。因此只需要建立一系列的基点和基面就可以描述光具组的基本光学特性，把问题大大简单化。在研究问题是不必去研究光具组中的实际光线，只要得知系统的这几个点就是系统的主焦点、主点和节点，它们统称为系统的基点，便可用非常简单的高斯公式或牛顿公式，计算共轭点的位置和成像的放大率等等。一个空气中的薄透镜，物距S，像距S’，焦距f之间的关系可以用高斯公式1S'-1S=1f'来确定。透镜的横向放大率β=y'y=s's。由中心在同一直线上的两个或两个以上的球面组成的系统，称为共轴光组。共轴光

4、组是最简单的一种球面组合系统，也是一般复杂光学系统的基本单元。若物方有一点、一直线或一平面，像方只有一点、一直线或一平面与之对应，则该系统称为理想共轴光组。其成像的位置及成像的大小可以用球面及薄透镜成像的高斯公式逐步计算出。通常把透镜组等效为一个整体的光学元件，只要经过一次作图或一次计算即可得到最后的像。这样的光学元件共有六个基点和基面，即两个焦点F，F′和焦平面，两个主点H，H′和主平面，两个节点N，N′和节平面。实际使用中，多数场合是透镜组置于空气中，物方和像方介质折射率相同，因此节点和主点重合，节平面与主平面重合。1.实际共轴球面系统的基点、基面有以下特性：1.1主面和主点

5、若将物体垂直于系统的光轴，放置在第一主点H处，则必成一个与物体同样大小的正立于第二主点H′处，即主点是横向放大率β为+1的一对共轭点。过主点垂直于光轴的平面，分别为第一主面（MH）和第二主面(M′H′)(如图1)。1.2节点和节面节点是角放大率γ为+1的一对共轭点入射光线（或其延长线）通过第一节点N时，出射光线（或其延长线）必过第二节点N′，并于N的入射光线平行（如图1）.过节点垂直于光轴的平面分别称为第一节面和第二节面。当共轴球面系统处于同一媒介中时，两主点分别与两节点重合。1.3焦点、焦面平行与系统光轴的平行光线，经系统折射后与主轴交点F′称为像方焦点;过F′垂直于主轴的平面

6、为像方焦面。第二主点H′到像方焦点F′的距离，成为系统的像方焦距f′，此外还有物方焦点F及焦面和焦点f。综上所述，薄透镜的两主点与透镜的光心重合，而共轴球面系统两主点的位置，将随各组合透镜或折射面的焦距和系统的空间特性而异。下面以两个薄透镜组合为例进行讨论：设两薄透镜的像方焦距分别f1′为和f2′，两透镜之间的距离为d，则透镜组的像方焦距f′可由下式求出：两主点位置为P'=P=计算时还需注意是P′从第二透镜光心量起，P是从第一透镜光心量起还可以证明，当光具组两侧的介质相同时，主点与节点对应重合。因此对于极大多数光组，测知节点的位置后，主点的位置就确定了。2.理想光组的成像作图法：

7、在理想光祖的组平面，焦平面，节平面位置已知的情况下，有以下成像作图法如图2所示。平行与主轴的光线在像方主平面上折射，折射线通过像方焦点。过物方焦点的光线在物方焦平面上折射，折射线平行于主轴。过物方节点的光线在物方主平面声折射，折射线平行于主轴，再在像方主平面上折射线通过像方节点且平行于入射线。以上任意两条折射线的交点，即为B点之像B′。图2理想光组的成像图3.测节器原理测节器是根据节点角放大率γ=+1的性质设计，用以测定一个光具组节点和焦点位置的光学仪器。其原理如图3所示设平行光