应用光学实验指导书综合性

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1、应用光学实验指导书北京信息科技大学光电信息与通信工程学院2008目录实验一透镜基本性能测量3实验二光学系统像质检测9实验一透镜基本性能测量一、实验目的：1、通过实验掌握单片透镜成像规律和特性；2、学握用放大率法耕确测量透镜焦距的方法；二、实验原理1、单片透镜成像规律和特性实验主耍依据高斯物像位置关系公式和放人率公式（以主点为原点），即i/r-i/i=i/ff（1-1）/3=yf/y=I，/l（1-2）为简单起见，本实验中假定所用透镜为薄透镜，物像方主平面3E合，口主平面在薄透镜的中部。2、用放大率法精确测量透镜焦距焦距是光学系统的重要光学参数，具测量方法

2、比较多。最常用的方法是放人率法。31：基木原理如图1一1所示。将已知物高为儿的物体AB置于已知焦距为/•'的正透镜厶物方焦平而化上，则在被测透镜厶2的像方焦平面F"上可形成物体AB的像4"B像高为沟"，这时化与F"是一对共辘点，利用儿何光学原理，可以容易地导出下列公式：ff^fe—（1-3）由于yr和儿均已知,所以只要在实验时测出像高沟"，即可由（1-3）式计算出厂。图1・1放人率法测最焦距的原理图图1・2显微物镜对A'B'的再次成象为了精确测量旳=必须借助于测量显微镜，其原理图如图1—2所示。图中厶为显微物镜，已知其垂轴放大率为0,〃"是显微镜厶的像平

3、面,所以""与被测透镜厶2的像方焦点F"共饥，利用测微目镜屮的分划板和测微手轮测?l!Af,Bn之间的距离代’，按式（1-4）计算被测焦距：ff2o_儿0(1-4)三、实验元器件与仪器设备光貝•座，光源，箭孔板，止透镜，负透镜，平面反射镜，支架，光屏，平行光管（由光源、毛玻璃、玻罗板、平行光管物镜等组成）等。四、实验原理与步骤1、薄正透镜的成像（1）、物体位于物方焦平面时，观察成像的正倒及大小，并利用盲尺测正透镜到箭孔板的距离，此即该透镜的物方焦距f（注意正负号）。光路布局见图1—3所示：3441y5图1-3仪器布置示意图1-光源2-箭孔板3-被测止透镜

4、4-平而反射镜5-导轨（2）、物体位于无限远时，观察成像的位置及大小，并测透镜的像方焦距f（注意止负号）。光路布局见图1—4所示：图1-4物在物方无限远时的成象光路1■提供无限远H标的正透镜2•被测正透镜3•光屏（3）、物体位于物方无限远与两倍物方焦距Z间，观察像的大小、正倒;（4）、物体位于两倍和一倍物方焦距之间，观察像的人小、正倒；（5）、物体位于一倍物方焦距和主平而Z间，观察成像。（6）、物体位于主平而和像方无限远之间这吋对应的是虚物成像问题。实际上不可能存在独立的“虚物”，要获得虚物，必须借助于其它透镜将实物成像。图1-5荐用止透镜1形成透镜2的

5、虚物的情况。将箭孔板置于透镜1的两倍物方焦距处,则在具像而（像距2/；）上获身一个与物体等高且颠倒的像，在透镜2Z后移动光屏，可接收一个清晰的箭孔板像，测出物距厶和厂，可容易地求岀这一对辄面的垂轴放大率。1•附加正透镜2•被测正透镜3•光屏2、薄负透镜的成像（1）、物体位于物方焦而匕按图1・6布置光路。其中止透镜1的作用是为负透镜2提供一个已知物高的虚物，止透镜3的作用是将由负透镜成像在无限远的像变成可以用光屏接收的实像。在本实验Z前，首先确定正透镜3的像方焦平面，并固定光屏4与透镜3Z间的相对位置。然后按图1—6的光路，左右移动透镜2,直至在光屏上看到

6、清晰的箭孔像为止。由图可知，只耍测出透镜1到透镜2之间的距离，即对求出负透镜2的物方焦距人o图1-6物在负透镜物方焦平面上的成彖光路图1-7负透镜对无穷远物休的成彖光路1-第一附加止透镜2-被测负透镜3-第二附加正透镜4-光屏1-第一附加止透镜2被测负透镜3-第二附加正透镜4-光屏(2)、物体位于无限远按图1—7布置光路正透镜提供无限远的目标，负透镜2将平行光束发散，成虚像于其像方焦点。将光屏置于止透镜的两倍焦距处，然后同时移动透镜3和光屏，直至看到清晰的像为止。利用此图可以粗略测出负透镜2的像方焦距。(3)、物体位于主平而和物方焦平而之间按图1—8布置

7、光路，利用已知焦距的正透镜1形成负透镜2的物体。首先使负透镜放在”位置，即物距匚近似等丁•零，记下此处位置，观察成像怙:况。然后将负透镜向正透镜1方向移动，同时移动光屏，观察成像情况。图1-8物在负透镜主面和物方焦面Z间的成彖光路图1-9物在负透镜像方无限远和主平血Z间的成彖光路1-第一附加正透镜2-被测负透镜3-光屏1-被测负透镜2-第一附加正透镜3-光屏(4)、物体位丁•像方无限远和主平而之间这是实物通过负透镜成虚像的情况，对按图1—9布置光路，利用已知焦距的正透镜2和光屏，观察成像情况。3、透镜焦距的测量本实验在焦距仪(或光具座)上进行，其光学系统

8、图见图1—10。图屮平行光管是光学测量屮的常备仪器，其作用是形成标准无限远的物体