几何光学综合实验·实验报告

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1、几何光学综合实验·实验报告【实验仪器】带有毛玻璃的白炽灯光源、物屏、1/10分划板、凸透镜2个、白屏、目镜、测微目镜、二维调整架2个、可变口径二维架、读数显微镜架、幻灯底片、干板架、滑座5个、导轨。【实验内容（提纲）】一、测量透镜焦距1、自成像法测量凸透镜（标称f=190mm）的焦距。测3次。翻转透镜及物屏，再测3次。求平均。2、两次成像法测量凸透镜（标称f=190mm）的焦距。测3次。3、放大倍数法测量目镜焦距。至少测5次，做直线拟合求焦距。二、组装望远镜用第一部分测量的凸透镜和目镜组装望远镜。调节透镜高低、方向以及水平位置，使能看清楚远处的标尺。画出光路图，标明元

2、件参数。用照相法测量放大倍数。三、组装显微镜、投影机：画出光路图，标明元件参数。【注意事项】1、光学元件使用时要轻拿轻放。2、注意保持光学元件表面清洁，不要用手触摸，用完后放回防尘袋。3、光源点亮一段时间后温度很高，不要触摸，以防烫伤。4、本实验光学元件比较多，实验前后注意清点，不要搞混【实验一·测量透镜焦距】·自成像法把凸透镜放在十字光阑前面，是两者等高共轴。在凸透镜后放一平面反射镜，使通过透镜的光线反射回去。仔细调节透镜与物间的距离，直到在物面上得到十字叉丝的清晰像为止。这时物与透镜的距离即为透镜的焦距。用该方法测量透镜的焦距十分简便。光学实验中经常用这种方法调节

3、出平行光。例如平行光管射出的平行光就是用此方法产生的。·两次成像法这种方法也称为共轭法或贝塞尔法这种方法使用的测量器具与前面相同。其特点是物与屏的距离L保持一固定的值，且使。通过移动透镜，可在屏上得到两次清晰的像。如左图，透镜在位置得到放大的像；在位置得到缩小的像。由左图可知7d为透镜两次成像所移动的距离。由此可得：又，则由此可见，只要测出物与屏的距离L及透镜的位移d，即可算出。用这种方法测量凸透镜的焦距通常比较准确。因为在这个方法中无须测量物距、像距，从而排除了测量物、像距时，以镜心为准而非以主点为准所带来的误差。·放大倍数法测透镜焦距如果凸透镜很厚或焦距很短，或者

4、对于凸透镜组，可以通过测量放大倍数来计算焦距。线放大率定义为：（1）由左图可见：（2）将高斯公式代入公式（2）得：。（3）其中是像的位置（原点任意）。由（3）可见，放大倍数与像的位置成线性关系，其斜率为透镜焦距的倒数。对于透镜组，成像与放大倍数的公式与单个透镜的没有区别，但是物距与像距分别是相对第一和第二主平面计算的，这两个主平面一般并不重合。实验方法：本实验中，待测目镜Le是由两个凸透镜构成的透镜组，物是1/10mm分划板F，观察和测量像的工具是测微目镜L。把全部器件摆放在导轨上，靠拢后目测调至共轴。在F、Le、L底座距离很小的情况下，前后移动Le，直至在测微目镜L

5、中看到清晰的1/10mm的刻线，并使之与测微目镜中的标尺无视差。测出1/10mm刻线像的宽度，求出其放大倍数，记下测微目镜的位置。固定Le，把L向后移动30-40mm，调节F,形成清晰的像，测量放大倍数与L的位置。改变测微目镜L的位置5次，重复以上操作和测量。7画-图，求目镜Le的焦距。【实验二·望远镜组装及其放大率的测量】望远镜是用途极为广泛的助视光学仪器，望远镜主要是帮助人们观察远处的目标，它的作用在于增大被观测物体对人眼的张角，起着视角放大的作用，它常被组合在其他光学仪器中。为适应不同用途和性能的要求，望远镜的种类很多，构造也各有差异，但是它的基本光学系统都由一

6、个物镜和一个目镜组成。望远镜在天文学、电子学、生物学和医学等领域中都起着十分重要的作用。·实验目的1、熟悉望远镜的构造及其放大原理；2、掌握光学系统的共轴调节方法；3、学会望远镜放大率的测量。·实验仪器光学平台、凸透镜若干、标尺、二维调节架、二维平移底座。·实验原理1、望远镜构造及其放大原理望远镜通常是由两个共轴光学系统组成，我们把它简化为两个凸透镜，其中长焦距的凸透镜作为物镜，短焦距的凸透镜作为目镜。图1所示为开普勒望远镜的光路示意图，图中L0为物镜，Le为目镜。远处物体经物镜后在物镜的像方焦距上成一倒立的实像，像的大小决定于物镜焦距及物体与物镜间的距离，此像一般是

7、缩小的，近乎位于目镜的物方焦平面上，经目镜放大后成一虚像于观察者眼睛的明视距离与无穷远之间。物镜的作用是将远处物体发出的光经会聚后在目镜物方焦平面上生成一倒立的实像，而目镜起一放大镜作用，把其物方焦平面上的倒立实像再放大成一虚像，供人眼观察。用望远镜观察不同位置的物体时，只需调节物镜和目镜的相对位置，使物镜成的实像落在目镜物方焦平面上，这就是望远镜的“调焦”。图1图2望远镜可分为两类：若物镜和目镜的像方焦距均为正（既两个都为会聚透镜），则为开普勒望远镜，此系统成倒立的像；若物镜的像方焦距为正（会聚透镜），目镜的像方焦距为负（发散透镜），则为伽利略望远