(57)--应用光学实验线上教学指导书.doc

-PAGE20-

应用光学实验指导书

前言

按照“应用光学”教学大纲规定的实验要求，并结合光电工程学院的《应用光学》教学特点及具体的实验情况，我们新编了《应用光学实验指导书》。

本指导教程着眼于光学实验的原理及内容，侧重于相关实验现象的分析及理解，以提高学生的综合分析能力的培养，达到理论教学与实验教学的融合及统一。在该实验指导教程中共包含九项实验，系统的介绍了所有实验的原理、内容、步骤、装置等，并在每个实验中都配备了相应的思考题，在编写过程中吸纳了过去实验教学的经验与长处，具有自己的特色。

目录

[实验一]透镜焦距的测定………………

[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]几何象差的现象及其规律……………

[实验五]立体判释仪……………

[实验六]自组望远镜实验……………

[实验七]自组显微镜实验……………

[实验八]验证透镜成象及光线传播规律的实验……………

[实验九]色度学实验………

[实验一]透镜焦距的测量

一、实验目的

掌握放大倍率法测量焦距的原理和步骤；

熟悉焦距仪的基本结构并掌握焦距的测量方法。

二、实验内容

测量正透镜的焦距，并给出正确的测量结果。

三、实验仪器

550型焦距仪（焦距为550mm）（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像为，若测量显微镜测得的像为：（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罗板放置于透镜夹持器上，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，则得到测量显微镜物镜的放大率：。

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1－1放大倍率法测量焦距

3、微调显微镜，使刻线像清晰无视差的成在测微目镜的分划板上，再次测量像的大小。

4、将代入到公式（1－1）中，即可求出待测透镜的焦距。

重复测量3次求均值即可求出透镜的焦距。

此种测量透镜焦距的方法测量误差较小，精度较高，当待测透镜像质较好且测量显微镜实际利用的数值孔径不太小时，相对测量误差可达。

六、测量薄透镜焦距的一般方法介绍

1、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近似为透镜焦距。此种测量方法原理十分简单，测量也极为方便，但误差较大。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：。

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。首先采用远物法粗略测量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（光具坐上有刻度线）即为物距，则像距为，为物像面之间的距离，故焦距可按下式计算：

（1－2）

当采用此种方法进行测量时，其焦距的相对测量误差约为。

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），若透镜两次成像的位置间距为，则待测透镜的焦距为：

（1－3）

图1－2两次成像法测量焦距

该法的相对测量误差约为。

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