透镜组基点的测定.doc

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1、透镜组基点的测定一、关于本实验的几个概念：1.透镜组：两个或者两个以上的薄透镜或厚透镜组成的共轴球面系统。2.基点：为了描述透镜组物像之间的共轭关系的点就是基点，包括一对焦点，一对节点和一对主点。3.焦点：透镜组的焦点和焦面的的定义与薄透镜的焦点和焦面相同，即与无穷远物平面共轭的为像方焦面，轴上的点就是像方焦点，与无穷远像平面共轭的为物方焦面，轴上的点就是物方焦点。主点和主平面：横向放大率恒为1的一对共轭面，就是主平面，属于物方的叫物方主面，属于像方的叫做像方主面，其轴上的对应的点分别是物方主点和像方主点。节点和节平面：当系统入射的光线（或延长线

2、）通过第一节点（物方节点）时，则系统出射的光线一定通过第二节点（像方节点），并与入射光线平行，即节点是角放大率为1的一对共轭点，通过节点做垂直于光轴的平面就是节平面。二、实验目的：1、加强对光具组基点的认识。2、了解焦距仪中各部分的结构特点。3、用测节器法和焦距仪法测量透镜组的基点和焦距。三、实验仪器：测节器、光具座、光源、物屏、白屏、平面反射镜、透镜组。四、实验原理：由于透镜组两边的物质都是空气，所以物方和像方的媒质上网折射率相等时，节点与主点相同。焦距仪测量透镜组的基点：如图一所示，设L为已知焦距等于f0的凸透镜L0S0为待测透镜组，其主点（

3、节点）为H、H’（N、N’），焦点为F、F’。当AB（其长度已知）放在L的前焦点F0处时，它经过L以及L0S0成像A’B’于L0S0的后焦面上。因为AO//A’N’,AB//A’B’,OB//N’B’,所以△AOB∽△A’N’B’,即AB:f0=A’B’:f’∴设通过R0M0看清某一物体a时，a与R0M0的距离为c，此时R0M0的位置读数为X0，假设通过R0M0先后看清参考点Q和F’时，R0M0的位置读数分别为XQ和XF’，则QF’=XF’-XQF’的位置相对于Q点的位置确定，N’F’=f’，此时就可以确定节点的位置测节气法测量透镜组的基点：图二

4、图三图四如图二一束平行光从透镜组左方入射时，光束中的任意一根光线，经过透镜组L0S0后出射光线一般与入射管线的方向不平行。但是其中有一根特殊的光线，即经过N点的光线SN，根据节点的定义，折射后的方向不变，即N’S’//SN。设N’S’和LS的后焦面相较于F’’点。若入射光线SN改变为L0S0光轴的方向，则平行光束将于后焦点F’重合。如图三所示如果保持入射平行光束方向不变，将L0S0绕N’点并垂直于光轴旋转任意一个角度，则光束汇聚点的横向位置将不会发生改变；这是由节点的性质所决定的，所以汇聚点的横向位置不会改变。至于汇聚点的前后位置虽然有差别（主要

5、是图像的清晰度会有差别），但是影响不大。反之如果透镜组绕N’以外的点转动时，则F’’的位置会发生横向移动，如图四。利用节点这一“转动不变”的特性，可以确定节点的位置。测量方法是：先设法确定节点架转轴的位置（利用R0M0确定出O的相对位置）X0。再把节点转移到转轴上，即X0=XN’，定下此时（N’处在转轴上O上）F’的位置XF’,然后，定出参考点Q的位置XQ，于是QF’=XF’-XQ(F’的位置就能确定)QN’=XN’-XQ=X0-XQ(N’点的位置即确定)f’=N’F’=XF’-XN’=XF’-X0(f’即得出)把透镜组绕垂直轴旋转180o，使光

6、线由L2进，由L1出，利用同样的方法测量N点以及F点的位置。五、实验步骤：焦距仪法测量透镜组基点：1.由自准法找出L的位置，将毫米尺放在L的前焦面上。2.将透镜组L0S0固定在光具座上，并使透镜组较接近透镜L。3.调节毫米尺，透镜L，透镜组L0S0，读数显微镜R0M0.整体等高，共轴。4.测定f’：在光具座上前后移动读数显微镜R0M0的位置，从而使通过R0M0可以清晰的看见毫米尺的像，并且与R0M0的叉丝没有视差，读下像的长度A’B’（做三遍取平均值），计算出f’的数值。5.测量QF’：在上一步的基础上，不动L0S0的前提下，记录读数显微镜R0M

7、0的位置XF’，在不移动L0S0的情况向横向移动R0M0少许，并在导轨上前后整体移动R0M0，直到可以清晰的看见参考点Q的像为止，记录此时R0M0在光具座上的读数XQ，得出QF’=XF’-XQ。6.测量f、PF。将待测光具组绕转轴转动180o，重复上述步骤就可以测出f、PF。根据测量的数据，按照一定比例画出透镜组基点以及参考点的相对位置图。测节气法测量透镜组基点：1.由自准法找出L的位置，将毫米尺放在L的前焦面上。2.调节毫米尺，透镜L，透镜组L0S0，读数显微镜R0M0.整体等高，共轴。3.将读数显微镜调焦到F’，此时可以清晰的看见毫米尺的像在

8、视场的中央。4.确定节点架转轴O的位置。调节透镜组L0S0上的参考点Q到节点架N0S0的转轴上：首先依靠目测将Q点移动到转轴上，然后用R