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工程光学实验指导--第1页

实验一物镜焦距、截距的测定

一、实验目的

掌握用定焦距平行光管法测量光学系统焦距、截距的方法

二、实验内容

掌握测量方法，做好测量前的准备工作，测量给定的照相物镜、望远物镜和显微物镜的象方焦距和截

距、物方焦距和截距。

三、实验原理

测量焦距的方法很多，其中的定焦距平行光管法、（即放大率法）测量范围大，测量精度高，相对误

差一般在1％以下，是目前常用的方法，其测量原理如图1－1。

图1－1焦距截距的测定原理图

其中O是平行光管物镜，L是被测透镜，y0是位于平行光管物镜焦平面上的一对刻线的间隔距

离。y0经过平行光管物镜后成像在无限远处，再经过被测透镜L后，在它的焦平面上得到y0的像y`。

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`

（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）

焦距仪结构示意如图1－2，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。

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图1－2焦距仪结构示意图

1.平行光管、2.透镜夹持器、3.测微目镜组成

1．平行光管

本实验采用的平行光管物镜的焦距为550mm。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，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。

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1－3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。