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1、实验二光具组基点的测定引言一对主点和主平面，一对焦点和焦平面，一对节点和节平面，通常称为共轴理想光学系统的基点和基面。它们构成了一个光学系统的基本模型，是可以与具体的光学系统相对应的。不同的光学系统，只表现为这些基点和基面的相对位置不同，焦距不等而已。根据这些基点和基面的性质，可以求得物空间任意物体的像点位置和大小。因此，总是利用共轴光学系统的基点和基面的位置来代表一个光学系统。一、实验目的1．了解测节器的构造及工作原理。2．加深对光具组基点的理解和认识。3．学会利用测节器及平行光测定光具组的基点及焦距。图1理想光学系统的物象关系二、实验原
2、理光学仪器中常用的光学系统,一般都是由单透镜或胶合透镜等球面系统共轴构成的.对于由薄透镜组合成的共轴球面系统,其物和像的位置可由高斯公式：111（1）f's's确定.如图1所示，式中f’为系统的像方焦距,s’为像距,s为物距.物距是从第一主面到物的距离,像距是从第二主面到像的距离,系统的像方焦距是从第二主面到像方焦点的距离.各量的符号从各相应主面,沿光线进行方向测量为正,反向为负.共轴球面系统的物和像的位置,还可由牛顿公式表示：xx'ff'ff'（2）即式中x为从物方焦点量起的物方焦点到物的距离,x’为从像方焦点量起的像方焦点
3、到像的距离.物方焦距f和像方焦距f’分别是从第一、第二主面量到物方焦点和像方焦点的距离.符号规定同上.共轴球面系统的基点、基面具有如下的特性:1主点和主面图2理想光学系统的基点和基面如图2所示，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像于第二主点H’处,即主点是横向放大率1的一对共轭点。过主点垂直于光轴的平面,分别称为第一、第二主面。2节点和节面如图2所示，节点是角放大率1的一共轭点。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）必通过第二节点N’,并与N的入射光线平行。过节点垂
4、直于光轴的平面分别称为第一、第二节面.当共轴球面系统处于同一媒质时,两主点分别与两节点重合.3焦点和焦面平行光束经光学系统后的光线(或其延长线)与主光轴的交点称为焦点，过焦点垂直于主光轴的平面称焦平面。物方空间的平行光束，经系统折射后在系统像方空间所对应的光线(或其延长线)与主光轴的交点F´称像方焦点，主点H´至像方焦点F´的距离称像方焦距f'。像方空间的平行光束，经系统折射后在系统物方空间所对应的光线(或其延长线)与主光轴的交点F称物方焦点，主点H至物方焦点F的距离称为物方焦距f。显然,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
5、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。下面以两个薄透镜的组合为例进行讨论.设两薄透镜的像方焦距分别为f’1和f’2,两透镜之间距离为d,则透镜组的像方焦距f’可由下式求出:f'f'12f',ff'（3）f'f'd12其前后主点的位置（从前后薄透镜的镜心算起）的计算公式为：f'df'd21l'，l（4）f'f'df'f'd1212计算时注意L’是从第二透镜光心量起,L是从第一透镜光心量起.4．用测节器测定光具组的基点设有一束平行光入射于由两片薄透镜组成的光具组，光具组与平行光束共轴，光线
6、通过MM'P'NN'QF'图3平行于光轴的光线入射时成像在像方焦点光具组后，会聚于白屏上的Q点，如图3所示，此Q点为光具组的像方焦点F'。若以垂直于平行光的某一方向为轴，将光具组转动一小角度，可有如下两种情况'（１）回转轴恰好通过光具组的第二节点N图4透镜组绕像方节点转动时，像点位置不动NN’NN’图5透镜组绕任一转轴转动时，像点位置移动'因为入射第一节点N的光线必从第二节点N'射出，而且出射光平行于入射光。现在N未动，入射角光束方向未变，所以通过光具组的光束，仍然会聚于焦平面上的Q点，如图4'所示。但是，这时光具组的像方焦点F已离开Q点，
7、严格地讲，回转后像的清晰度稍差。'（２）回转轴未通过光具组的第二节点N'''由于第二节点N未在回转轴上，所以光具组转动后，N出现移动，但由N的出射光'仍然平行于入射光，所以由N出射的光线和前一情况相比将出现平移，光束的会聚点将从'Q移到Q，如图5所示。'L测节器是一个可绕铅直轴OO转动的水平滑槽R，待测基点的光具组S（由薄透镜组L成的共轴系统）放置在滑槽上，位置可调，并由槽上的刻度尺指示S的位置如图6所示。''测量时轻轻地转动一点滑槽，观察白屏P上的像是否移动，参照上述分析判断N是否位于'''''OO轴上，如果N未在OO轴上，就调整LS在槽
8、中位置，直至N在OO轴上，则从轴N'L的位置可求出对S的位置。三实验仪器光具座，光源，测节器，薄透镜（若干），物屏(毫米尺)，白屏，准直透镜，平面反射镜LP'PL1LSL2OS*
