工程光学实验指导

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1、实验一物镜焦距、截距的测定一、实验目的学握用定焦距平行光管法测量光学系统焦距、截距的方法二、实验内容掌握测量方法，做好测最前的准备工作，测最给定的照相物镜、望远物镜和显微物镜的象方焦距和截距、物方焦距和截距。三、实验原理测量焦距的方法很多，其中的定焦距平行光管法、(即放大率法)测量范围大，测量楮度高，相对误差一般在1%以下，是目前常用的方法，其测量原理如图1—1。

2、

3、图1—1焦距截距的测眾原理图其中0是平行光管物镜，L是彼测透镜，yO是位于平行光管物镜焦平面上的一对刻线的间隔距离。y()经过平行光管物镜后成像在无限远处，再经过被测透镜L示，在它的焦平面上得到y()的像y

4、o这种方法的原理就是通过测量像y'的大小，然后计算出被测透镜的焦距。从图1—1看出下面两个关系式，用作图成像的方法很容易得出：(1-D这就是用定焦距平行光管法测定焦距所用的公式，其中fo、是平行光管物镜的焦距，是己知的。Y0是位于平行光管物镜焦平面处的分划板上的一对刻线的间隔距离，它的大小也是事先己知的。Y、是这对刻线yO经过被测透镜后所成的像，如果能测量出此像y'的大小，那么就很容易用公式(1-1)计算出被测透镜的焦距利用本公式及方法，可以测量正负透镜、望远物镜、照相物镜、放映物镜，各种目镜的焦距。应当注意要正确选择测最显微镜的物镜，使之与被测光学系统相匹配。如测负焦

5、距系统使要选择长工作距的显微物镜。这是因显微物镜的倍率不同，故(1-1)式变化如下(1-2)测最显微镜放人倍数四、实验设备焦距仪、待测物镜(照相物镜、照相物镜、显微物镜)焦距仪结构示意如图1—2,它包括一个平行光管、一个透镜夹持器、一个带有目镜的读数显微镜和把它们连在一起的一根带有长度刻尺的导轨组成。焦距仪结构示总图图1—21•平行光管、2.透镜夹持器、3•测微目镜组成1.平行光管本实验采用的平行光管物镜的焦距为550mmo位于物镜物方焦平面上可更换的分划板的形式很多、其屮用于测最焦距的分划板称为玻罗板，550mm焦距仪所用的玻罗板，板上刻有5组间隔不同的平行线,它们的

6、间距分别为1、2、4、10和20mmc2.带测微冃镜的读数显微镜读数显微镜是用来测量待测物镜所成像髙y'的，它山物镜和测微物镜组成，物镜放人倍率可以更换，一•般有0.5、1、2.5和5倍等。测微目镜的结构如图1—3所示，是由目镜、固定分划板、活动分划板和螺旋测微读数装置四部分组成。测微丝杠转•圈，活动分划板上刻线移动最为固定分划板刻线的一格。通常测微螺旋的螺距S是0.25〜1mm,读数鼓轮一圈等分为100格，格值为S/100o固定分划板上有若干等分刻线，其格值与螺距相符。活动分划板上刻有瞄准用的双刻线和叉丝线。测量时由测微丝杠推动活动分划板，使双刻线和义丝线对准所选的起

7、始刻线，从固定分划板上读毫米数，再从读数鼓轮上读取微小读数,然后将双刻线和叉丝线对准最终刻线,依法读数，两次读数Z差即为起始到终点的刻线距离。图1—3测微冃镜的结构1.目镜2•固定分划板3.活动分划板4.螺旋测微读数装置五、实验步骤1.将平行光管（1）接通电源，注意选用低压变压器。2.将被测的光学透镜夹在透镜夹持器（2）上。3.选择好测量显微镜的倍率并装在显微镜上。4.调整平行管、被测件、测量显微镜基本同轴。5.调节测量显微镜，使Z在视场中能清楚地看到冃镜分划板的像，同时调到也能看到平行光管玻罗板上的像。6.用测微目镜对选定的一组刻线读数，首先对准该刻线左边一条（右边也

8、可），读得一个数，再对准另一条，读得一个数，两个读数Z差即为该组刻线经被测物镜所成像Z大小，重复读三遍，取平均值。1.将测得的数代入公式（1—1）计算出被测光学透镜焦距f'来。2.截距测量：截距是被测物镜后表而到该物镜所成像而间的距离。在测焦距的同时，利用光具座导轨上长刻度尺测出被测物镜的截距。平行光管测微目視固定分划板图1—4截距测量示总图在测焦距时，测量显微镜是调焦在被测物镜镜而y'上的，这时显微镜处在光具座长刻度尺某一位置上记下读数，再将显微镜慢慢地向前移动，直到在显微镜能观察到被测物镜后表而的灰尘为止，这吋显微镜已处在光具幄上一位査上，也记下读数，二次读数Z差值

9、，即为显微镜移动的距离S'F,也是被测物镜的后截距S”F,同样将物镜反转180°,可测出其前截距，测试如图1—5所示。图1一5滑块在光具座上的读数六、思考题1.不同波长的光源对所测焦距有何影响？2.请画出所测的物方：焦点、焦面、主点、主而；像方：焦点、焦而、主点、主面来。附：消视差方法光学实验中经常耍准确地测量像的大小、位置等，在调整过程中一定耍注意消视差。视差产生的原因：若度量标尺〔或分划板）与被测物体（或像）不共面时，随眼睛的晃动〔观察位置稍微改变），标尺与被测物体Z间会有相对移动，难以准确测量。若待测像与标尺之间有视旁时，说明两者不