试验八应用光学综合试验Word文件下载.docx

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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：

w=w`，因此可以得到 

即：

（1－1）

这就是用定焦距平行光管法测定焦距所用的公式，其中f0`是平行光管物镜的焦距，是已知的。

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，它的大小也是事先已知的。

Y`是这对刻线y0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f`。

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量显微镜的物镜，使之与被测光学系统相匹配。

如测负焦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）

式中：

β――――――测量显微镜放大倍数

四、实验设备

焦距仪、待测物镜（照相物镜、照相物镜、显微物镜）

图1－2 

焦距仪结构示意图 

图1－3 

玻罗板

1.平行光管 

2.透镜夹持器 

3.测微目镜

测量焦距用的焦距仪如图1－2所示，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

1． 

平行光管

常用的平行光管物镜的焦距有550mm、1000mm和2000mm等。

位于物镜物方焦平面上可更换的分划板的形式很多、其中用于测量焦距的分划板称为玻罗板，图1－3所示的是550mm焦距仪所用的玻罗板，板上刻有5组间隔不同的平行线，它们的间距分别为1、2、4、10和20mm。

焦距为1m时（997.47mm平行光管上玻璃板的间隔为5、10、20mm）。

2． 

带测微目镜的读数显微镜

读数显微镜是用来测量待测物镜所成像高y`的，它由物镜和测微物镜组成，物镜放大倍率可以更换，一般有0.5、1、2.5和5倍等。

测微目镜的结构如图1－4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。

测微丝杠转一圈，活动分划板上刻线移动量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/100。

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，使双刻线和叉丝线对准所选的起始刻线，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，两次读数之差即为起始到终点的刻线距离。

图1－4

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

将平行光管

（1）接通电源，注意选用低压变压器。

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，使之在视场中能清楚地看到目镜分划板的像，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（右边也可），读得一个数，再对准另一条，读得一个数，两个读数之差即为该组刻线经被测物镜所成像之大小，重复读三遍，取平均值。

7．将测得的数代入公式（1—1）计算出被测光学透镜焦距f’来。

8．截距测量：

截距是被测物镜后表面到该物镜所成像面间的距离。

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。

图1－5截距测量示意图

在测焦距时，测量显微镜是调焦在被测物镜镜面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面的灰尘为止，这时显微镜已处在光具座上一位置上，也记下读数，二次读数之差值，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。

六、思考题

不同波长的光源对所测焦距有何影响？

请划出所测的物方：

焦点、焦面、主点、主面；

像方：

焦点、焦面、主点、主面来。

实验四 

应用光学综合实验

（2）

1．综合了解工程光学（几何光学部分）的主要内容和典型光路。

2．用给定光学元件设计并搭建典型光学系统。

3．以像差理论为依据，实现简单系统的光学装调。

4．设计并使用常用的光学方法进行光学系统参数的测量。

二、实验用仪器和设备

根据实验任务和自行设计的实验步骤，从实验室仪器清单中选择。

三、实验内容

1．光学系统的搭建

I．远摄型光组

1） 

光组特点：

焦距长于镜筒筒长。

2） 

组成和光路

3） 

参数

4） 

实验要求：

根据焦距要求，自选正负透镜，计算间隔，在光学实验台上搭建光路并验证。

II．反远距型光组

焦距很短，工作距较长。

根据焦距和工作距要求，自选正负透镜，计算间隔，在光学实验台上搭建光路并验证。

III．照相系统

1）组成和光路

2）参数

3）实验要求：

在光学实验台上搭建光路，对确定目标成像，验证光阑位置、大小变化对成像的影响。

IV．望远系统

V．显微系统

1）组成和光路：

分别将光阑置于物镜框上或物镜的一次实像面上构成物方远心光路。

VI．照明系统

临界照明

参数：

坷拉照明

参数：

2．光学参数的测量

利用光学方法，测定典型光学系统的参数。

1）放大镜（焦距，放大率与观察条件的关系）

2）显微物镜（焦距、NA、垂轴放大率）

3）望远镜（焦距、视场角、分辨率）

4）照相物镜（焦距、视场角、相对孔径）

3．像差的性质和调整

配置可调整多片光学镜组，通过调整隔圈、对中等关系修正像差。

4．平面和平面系统的性质

配置半导体激光器可直接观察平面系统的成像性质，或将平面元件置于成像光路中，观察其性质。

平面元件可包括：

一次反射直角棱镜、二次反射棱镜、道威棱镜、直角屋脊棱镜、立方角锥棱镜、分光棱镜、分色棱镜、折射棱镜、光楔