应用光学实验指导书

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1、应用光学实验指导书刘冬梅、王文生等主编长春理工大学光电工程学院2005年目录[实验一]透镜焦距的测量[实验二]望远系统特性参数的测量[实验三]显微系统特性参数的测量[实验四]几何象差的现象及规律[实验五]立体判释仪[实验六]自组显微镜[实验七]自组望远镜[实验八]验证透镜成像及光线传播规律的实验[实验九]色度学实验[实验十]激光光学系统（演示型实验）[实验十一]傅立叶光学系统（演示型实验）[实验一]透镜焦距的测量一、实验目的1、掌握放大倍率法测量焦距的原理、和步骤；2、熟悉焦距仪的基本结构并掌握焦距的测量技术。二、实验内容测量正透镜的焦距，并

2、给出正确的测量结果三、实验仪器550型焦距仪（或光具座）及相应附件，待测的正透镜四、放大倍率法测焦距的原理放大倍率法测量正透镜焦距的原理如图1－1所示。将待测物镜置于平行光管物镜之前，并在平行光管物镜焦面处放置彼罗板。彼罗板上刻有若干已知间距的刻线对（根据不同的彼罗板其刻线对数也稍有不同，线对从中心往外数依次为）。任取一刻线对作为物，设其间距为，则经待测透镜成像后在待测透镜焦面上成象为，如测量显微镜测量则测得的象为：（式中为显微物镜的放大率），则待测物镜的焦距可由下式求得：（1－1）式中为平行光管物镜焦距。五、测量方法1、首先将已知刻线对的彼

3、罗板放置于平行光管的物镜焦平面上，并用测量显微镜对该彼罗板的线对进行调焦，直至视场中出现清晰的像，选择彼罗板的其中一对刻线作为物，测量出物的像的大小，则得到测量显微镜的物镜放大率：。2、将待测物镜放置于透镜夹持器中，并调整透镜、平行光管及测量显微镜三者光轴共轴。图1－13、微调显微镜，使刻线象清晰无视差的成在测微目镜的分划板上，再次测量象的大小。4、将代入到公式（1－1）中，即可求出待测透镜的焦距。此种测量透镜焦距的方法测量误差较小，精度较高，当待测透镜象质较好且测量显微镜的实际利用的数值孔径不太小时，可达。六、测量薄透镜焦距的一般方法介绍1

4、、远物法测焦距：位于无限远处物体发出的光经待测透镜进行成像，其像由接收屏接收，则待测透镜到接收屏之间的距离即为透镜焦距。此种测量方法原理十分简单，测量也极为方便，但误差较大。且实验过程中也可以用物距来模拟无限远的物体。此种测量方法的相对测量误差为：。2、通过分别测量物距及像距来求取透镜焦距：该方法可在简易光具座上实现。首先采用远物法粗测被测透镜的焦距大小，然后在光具座上依次放置物平面（物为一个带有透明箭头的黑屏）及接收屏，且使二者间距大致为4倍的焦距。将待测透镜嵌入透镜夹持器上，并将夹持器置于两屏之间，则当以光源照明物体时，物体将经透镜进行成

5、像，沿导轨前后移动透镜，直至在接收屏上能够看到清晰的像，读取物平面到透镜的距离（导轨上有刻划线）即为物距，则像距为，故焦距可按下式计算：（1－2）当采用此种方法进行测量时，其焦距相对测量误差约为。2、两次成像法测量焦距用微分求极值法或根据光线的可逆性可以证明：当物、像间距略大于时，前后移动透镜的位置必然能够得到两个位置，在此两个位置处都能够在接收屏上接收到实像（如图1－2所示），若透镜的两次成像的位置间距为，则待测透镜的焦距为：（1－3）该法的相对测量误差约为。图1－2值得注意的是以上几种方法仅适用于正透镜的测量，如果待测透镜为负透镜，则需要

6、借助正透镜与负透镜组成一透镜组来加以测量。七、思考：1、如何确保平行光管、待测物镜与测量显微镜三者共轴？1、当精密测焦距时，对平行光管及测量显微镜有哪些要求？[实验二]望远系统特性参数的测量一、实验目的通过对望远系统特性参数的实际测量，进一步掌握望远系统的基本成像原理，同时加深对其各参数的理解。二、实验内容实际测量望远系统的出瞳及出瞳距的大小。三、实验仪器平行光管、待测望远系统（经纬仪或水平仪）、倍率计等。四、测量原理对于望远系统来而言，物镜框就是孔径光阑，也为入瞳；物镜框经后面的目镜所成的像即为望远系统的出瞳，出瞳到望远系统目镜最后一面的顶

7、点的距离就是出瞳距离，如图2－1所示。图2－1利用倍率计可以简单而比较精确的测量出出瞳直径及出瞳距。倍率计的结构原理如图2－2所示，其光学系统是一个低倍的显微镜，物镜的放大率是1倍，目镜是倍，分划板上刻有用来测量出瞳像直径的标尺，其刻划范围为。此外，显微镜可以在外筒内前后移动，在显微镜筒上有一根长度标尺，刻划范围为，格值为（在外筒上有一窗口可见到此标尺）。当显微镜在外筒内移动时，标尺可指示出它的位置，以方便的测量出出瞳距。图2－2五、测量步骤（一）望远系统出瞳直径的测量1、测量前将被测望远系统的目镜视度调整到零，使仪器处于正常工作状态。2、将

8、平行光管、被测望远系统、倍率计如图2－3依次放置，并调整三者共轴等高。图2－33、通过倍率计观察望远系统物镜框所成之像，并对出瞳亮斑调焦，从而使被测系统的出瞳在倍率