1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上實驗二十七 透鏡組基點的測量一 實 驗 目 的 1.加強對光具組基點的認識; 2.學習測定光具組基點和焦距的方法.二 儀 器 和 用 具光具座,測節(jié)器,薄透鏡（幾片）,物屏,白屏,光源,準直透鏡（焦距大一些）,平面反射鏡.三 實 驗 原 理光學儀器中常用的光學系統,一般都是由單透鏡或膠合透鏡等球面系統共軸構成的.對于由薄透鏡組合成的共軸球面系統 ,其物和像的位置可由高斯公式： （1）確定.式中f為系統 的像方焦距,p為像距,p為像距.物距是從第一主面到物的距離,像距是從第二主面到像的距離,系統的像方焦距是從第二主面像方焦點距離.各量的符號從各相應主面,沿光線進行方向測

2、量為正,反向為負.共軸球面系統的物和像的位置,還可由牛頓公式表示： （2）即式中x為從物方焦點量起的物方焦點到物的距離,x為從像方焦點量起的像方焦點到像的距離.物方焦距f和像方焦距f分別是從第一、第二主面量到物方焦點和像方焦點的距離.符號規(guī)定同上.共軸球面系統的基點、基面具有如下的特性:1 主點和主面若將物體垂直于系統的光軸放置在第一主點H處,則必成一個與物體同樣大小的正立像于第二主點H處,即主點是橫向放大率的一對共軛點.過主點垂直于光軸的平面,分別稱為第一、第二主面.2 節(jié)點和節(jié)面圖1節(jié)點是角放大率的一共軛點.入射光線（或其延長線）通過第一節(jié)點N時,出射光線（或其延長線）必通過第二節(jié)點N,并

3、與N的入射光線平行.過節(jié)點垂直于光軸的平面分別稱為第一、第二節(jié)面.當共軸球面系統處于同一媒質時,兩主點分別與兩節(jié)點重合. 3 焦點和焦面平行于系統主軸的平行光束,經系統折射后與主軸的交點F稱為像方焦點;過F垂直于主軸的面稱為像方焦面.第二主點H到像方焦點F的距離,稱為系統的像方焦距f.此外,還有物方焦點F、焦面和焦距f.顯然,薄透鏡的兩主戰(zhàn)火 與透鏡的光心重合,而共軸球面系統兩主點的位置,將隨各組合透鏡或折射面的焦距和系統的空間特性而異.下面以兩個薄透鏡的組合為例進行討論.設兩薄透鏡的像方焦距分別為f1和f2,兩透鏡之間距離為d,則透鏡組的像方焦距f可由下式求出: （3）兩點間位置 ， （4）

4、計算時注意L是從第二透鏡光心量起,L是從第一透鏡光心量起.（問:試證明,對于二凸透鏡組成的光具組,當d<f1+f2時,/l/+/l/>d;分析此種情況下,第一、第二主面可能的位置.）圖2 4 用測節(jié)器測定光具組基點的原理設有一束平行光入射于由兩片薄透鏡組成的光具組,光具組與平行光束共軸,光線通過光線通過光具組后,會聚于白屏上的Q點（圖2）,此Q點即光具組的像方焦點F. 以垂直于平行光的某一方向為軸,將光具組轉動一小角度,可有如下兩種情況: 4.1 回轉軸恰好通過光具組的第二節(jié)點N 因為入射第一節(jié)點N的光線必從第二節(jié)點N射出,而且出射光平行于入射光,現在N未動,入射光方向未變,所以通

5、過光具組的光束,仍然會聚于焦平面上的Q點（圖3）,但是這時光具組的像方焦點F已離開Q點.嚴格講,回轉后像的清晰度稍差.4.2 回轉軸未通過光具組的第二節(jié)點N圖3由于第二節(jié)點N未在回轉軸上所以光具組轉動后,N出現移動,但由N的出射仍然平行于入射光,所以由N出射的光線和前一情況相比將出現平移,光束的會聚點將從Q移到Q（圖4）.（問:分析Q相對Q的移動方向和遠近,能判斷N在回轉軸O的哪個方位嗎?）圖4測節(jié)器是一可繞鉛直軸OO轉動的水平滑槽R,待測基點的光具組Ls（由薄透鏡組成的共軸系統）可放置在滑槽上,位置可調,并由槽上的刻度尺指示Ls的位置（圖5）.測量時輕輕地轉動一點滑槽,觀察白屏P上的像是否移

6、動,參照上述分析去判斷N是否位于OO軸上,如果N未在OO軸上,就調整Ls在槽中位置,直至N在OO軸上,則從軸的位置可求出N對Ls的位置.四 實 驗 內 容1.測量透鏡L1和L2的焦距f1、f2（L1、L2為組成光具組的二薄透鏡）.2.將L1和L2按d<（f1 +f2）組合成光具組置于測節(jié)器的滑槽上. 3.按圖5,將光源S、物屏P、準直物鏡L、測節(jié)器R及白屏P置于光具座上,調節(jié)共軸.4.用自準直方法調節(jié)物屏P位于準直物鏡L的物方焦面上調好后P和L均不要移動.圖55.照亮物屏P,移動白屏P得到清晰的像,輕輕少許轉動滑槽,從像的移動判斷N的位置,逐漸移動光具組Ls,直至其第二節(jié)點N在轉軸OO上為止.（可用放大鏡觀察像）.記錄OO軸和焦點F相對于L2的位置,重復幾次.6.將光具組轉180o,此時原來的節(jié)點N成為N,同上測量.7.繪圖表示光具組、主面及焦點的位置,計算焦距f之值.8.取d>（f1+f2）,重復上述57的內容.五 復