透镜组节点和焦距的测定

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1、透镜组节点和焦距的测定大学物理实验一、实验目的1、了解测节器可以测定光具组的工作原理，加深对共轴球面系统基点的认识。2、学会利用测节器及平行光测定光具组的节点和焦距。难点：1）对共轴球面系统基点的理解和认识；重点：组装测定透镜组节点和焦距的光路设计和调节3、通过实验理解高斯公式对薄透镜和透镜组均适用，学会对透镜组用成像作图法。2）透镜组节点位置的测定二、实验原理对于理想的光具组，物像之间共轭关系完全可由几对特殊的点和面所决定，这些特殊的点和面称基点、基面。一般来说，基点有物方主点和像方主点，物方

2、节点和像方节点，物方焦点和像方焦点。过这些点垂直主光轴的平面统称基面。二、实验原理（一）节点与节平面共轴球面系统主光轴上角放大率的一对共轭点。入射光线与主光轴的交点称物方节点，出射线与主光轴交点称为像方节点，过节点而与主光轴垂直的平面称节平面。若透镜组置于同一介质中即物方与像方为同一介质，则主点与节点重合。二、实验原理（二）焦点和焦平面平行光束经光学系统后的光线（或其延长线）的交点称为焦点。物方空间的平行光束在系统像方空间所对应的光线（或其延长线）的交点称像方焦点。过焦点垂直于主光轴的平面称焦平

3、面。主点至物方焦点的距离称为物方焦距，主点至像方焦点的距离称像方焦距。二、实验原理（三）测节器确定节点和焦距先用白屏找到光具组后焦点位置，再以光具组主轴上某点为轴转动光具组（亦即改变入射光束与主轴的夹角），并注意观察白屏上亮点的位置变化，同时慢慢改变转轴的位置。这样，在光具组的主轴上总可以找到一点，当以此点为轴转动光具组时，焦点的位置不变，即所成像无横向移动，这点就是后节点。找到了，后主点的位置就被确定了，后焦距亦可测出。将光具组旋转180°，此时原来的节点成为，同上测量。二、实验原理（四）透镜

4、组节点位置和焦距的理论计算公式设两薄透镜的像方焦距分别为和，两透镜之间的距离为，则透镜组的像方焦距可由下式求出：两节点位置：计算时注意是从第二透镜光心量起，是从第一透镜光心量起。测定透镜组节点和焦距设计光路装置图三、实验仪器型光学平台，溴钨灯，毫米尺，物镜，透镜组、，测节器，测微目镜，白屏，若干光学支架和底座。溴钨灯电源测微目镜透镜组物镜毫米尺光学平台测微目镜测节器透镜组四、实验内容1、光路的调整(1)将各光学元件沿着光学平台上的标尺固定在相应的支架上，夹好、靠拢，调同轴等高。调节光学支架与底座

5、一边平行四、实验内容1、光路的调整(2)通过准直物镜形成平行光束。微调光源与毫米尺等高准直法经反射镜成的像四、实验内容1、光路的调整(3)调测微目镜的位置。像方焦距为白屏与透镜支架之间的距离在白屏上成清晰的像四、实验内容2、测定透镜组节点和焦距(1)观察。向左旋转向右旋转微调透镜组在节点架上的位置形成清晰的像像无横向偏移像无横向偏移四、实验内容2、测定透镜组节点和焦距(2)测量。测像方焦距和像方节点：用白屏取代测微目镜，接收毫米尺像。分别记下屏和节点架在米尺导轨上位置和，并从节点架导轨上记下透镜

6、组中间位置（有标线）节点架转轴中心的偏移量。测物方焦距和物方节点：将测节器转动180°，重复测像方焦距和像方节点的步骤，测得另一组数据、、。四、实验内容3、数据处理2）用1：1的比例画出被测透镜组及其各种基点的相对位置。1）像方节点偏离透镜组中心的距离为，透镜组的像方焦距；物方节点偏离透镜组中心的距离为，透镜组的物方焦距。节点和焦距算出后，分别与其理论值算百分误差比。五、实验注意事项1、所有光学玻璃器件应保持清洁，避免各种污染，使用时注意防尘、防震；不要对着仪器说话、咳嗽等；测量时动作要轻、缓，

7、尽量使身体部位离开实验台面，以防震动；所用的光学元件比较精密，不能用手触摸光学元件光学表面。2、所有光学元件固定在光学支架上时，光学元件位置要放正，固定螺丝不要旋得过紧，以防镜片受压变形和损坏。实验完毕，应将所有光学元件取下，按顺序放回光学附件盒中。五、实验注意事项3、溴钨灯长时间使用会发热，并且光强过高，因此在调节光路过程中注意不要让头部靠的过近，眼睛不要直视发光出射口。4、实验完成后，不可调动仪器，要等老师检查完数据并认可后才能关掉光源和电源。同时应把各光学元件按顺序摆放好，养成良好的实验习

8、惯。六、思考题1、解释用自准法调平行光的理由，如何调整才能将平行光调准。2、本实验的物以平行光束照射透镜组，其物的像就在透镜组的像方焦平面处。若像方焦点在透镜组两薄透镜之间，则无法用白屏来确定像方焦点。根据节点和焦距的理论计算公式分析发生这种情况的条件。3、分析透镜组基点测量时存在误差的主要原因，实验中如何减少误差？你有何建议？