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1、應(yīng)用光學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)一透鏡焦距、截距的測(cè)量一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康慕咕嗍枪鈱W(xué)透鏡及光學(xué)系統(tǒng)的最基本的特性參數(shù)之一。其實(shí)際焦距值與理論計(jì)算值存在一定的偏差。為了控制其精度，就必須對(duì)另件或系統(tǒng)進(jìn)行具有一定精度的測(cè)量。本實(shí)驗(yàn)就是使同學(xué)們掌握用定焦距平行光管法測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)焦距、截距的方法。二、實(shí)驗(yàn)原理1、焦距的測(cè)量平行光管物鏡補(bǔ)測(cè)物鏡圖1－1測(cè)正透鏡焦距的原理圖圖1－1是測(cè)量原理圖。其中0是平行光管的物鏡，L是被測(cè)透鏡，yo是位于平行光管物鏡焦平面上的一對(duì)刻線的間隔距離。yo經(jīng)過(guò)平行光管物鏡后成象在無(wú)限遠(yuǎn)處，再經(jīng)過(guò)被測(cè)透鏡L后，在它的焦平面上得到y(tǒng)o的象y′。
2、這種方法的原理就是通過(guò)測(cè)量象y′的大小，然后計(jì)算出被測(cè)透鏡的焦距。從圖1－1中可看出有下面兩個(gè)關(guān)系式：y?y￠o=tg?w；=tg?w￠2?f?￠2?f?￠oyy￠o用作圖成象的方法很容易得出：w＝w￠，因此可以得到＝即：2?f?￠2?f?￠oy?￠f￠=f?￠（1－1）oy?o這就是用定焦距平行光管法測(cè)定焦距所用的公式。其中f￠是平光管物鏡的焦距，是已o知的。利用公式（1－1）計(jì)算出被測(cè)透鏡的焦距f￠。利用本公式及方法，可以測(cè)量正負(fù)透鏡、望遠(yuǎn)物鏡、照相物鏡、放映物鏡，各種目鏡的焦距。應(yīng)當(dāng)注意要正確選擇測(cè)量顯微鏡的物鏡，使之與被測(cè)光學(xué)系
3、統(tǒng)相匹配。如測(cè)負(fù)焦距系統(tǒng)時(shí)要選擇長(zhǎng)工作距的顯微物鏡。這是因顯微物鏡的倍率不同。故（1－1）式變化如下：y?￠f￠=f?（1－2）oy?bo式中：b——測(cè)量顯微物鏡放大倍數(shù)2、截距的測(cè)量截距是被測(cè)物鏡后表面到該物鏡所成象面間的距離。在測(cè)焦距的同時(shí)，利用光具座導(dǎo)軌上長(zhǎng)刻度尺測(cè)出被測(cè)物鏡的截距。圖1－2截距測(cè)量示意圖在測(cè)焦距時(shí)，測(cè)量顯微鏡是調(diào)焦在被測(cè)物鏡象面y′上的，這時(shí)顯微鏡處在光具座長(zhǎng)刻尺某一位置上。然后慢慢地移動(dòng)顯微鏡，對(duì)被測(cè)物鏡后表面成像，顯微鏡又處在光具座另一位置上，二者之差，即為顯微鏡移動(dòng)的距離S￠F?,也是被測(cè)物鏡的后截距S￠F
4、?，測(cè)試如圖1－2所示。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與要求測(cè)量單個(gè)或組合透鏡的焦距、前截距及后截距，每個(gè)參數(shù)測(cè)量三遍取平均值計(jì)算焦距和截距，畫(huà)出測(cè)量原理圖。1、將透鏡夾持穩(wěn)妥。2、選好顯微鏡的放大倍率。3、選三組刻線分別進(jìn)行測(cè)量，也可一組刻線測(cè)量三次。四、思考題1、不同波長(zhǎng)的光源對(duì)所測(cè)焦距有何影響？2、請(qǐng)劃出所測(cè)物鏡的物方；焦點(diǎn)、焦平、主點(diǎn)、主面、象方；焦點(diǎn)、焦面、主點(diǎn)、主面來(lái)？實(shí)驗(yàn)二最小偏向角法測(cè)量玻璃折射率一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.掌握最小偏向角法測(cè)量玻璃折射率的基本原理與測(cè)量方法2.了解分光計(jì)的主要用途，學(xué)會(huì)分光計(jì)的調(diào)整與使用二、實(shí)驗(yàn)原理所謂偏向角，就是光
5、線經(jīng)棱鏡兩折射面后，出射光線與入射光線的夾角，用d表示，如圖2—1所示。由圖可以看出：d=(I-I￠)+(I￠-I)=I+I￠-(I￠+I)11221212棱鏡折射角a為：a=I￠+I12所以：d=I+I￠-a(2-1)12圖2-1從(2-1)式可以看出，偏向角d是隨光線入射角I變化的。當(dāng)I=I￠時(shí)，則偏向角d為極112小值，稱(chēng)之為最小偏向角，用d表示。表明當(dāng)入射光線和出射光線對(duì)稱(chēng)于折射棱鏡時(shí)，偏m向角最小。在給定棱鏡折射角a和光線單色波長(zhǎng)條件下，不同材料制成的棱鏡，具有不同的最小偏向角。當(dāng)棱鏡處于最小偏向角位置時(shí)有：I=I￠；I￠=I
6、1212則a=I￠+I=2I￠121a即I￠=（2-2）12由（2-1）式改寫(xiě)成：d=I+I￠-am?12d+am?所以I=（2-3）12根據(jù)折射定律：sinI=n?×sin?I￠11將（2-2）式和（2-3）式代入上式得：dm?+aasin=n×sin22d+am?sin2所以n=（2-4）asin2最小偏向角法測(cè)量玻璃折射率的就是利用此關(guān)系式。在實(shí)驗(yàn)中我們是通過(guò)連續(xù)改變光線的入射角，從而測(cè)出棱鏡最小偏向角d的角度值，m由（2-4）式計(jì)算出折射率n。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與要求1、測(cè)量等邊三棱鏡對(duì)鈉光的折射率，并用技術(shù)術(shù)語(yǔ)標(biāo)注。a=60°2、根
7、據(jù)折射率查光學(xué)材料手冊(cè)，確定其光學(xué)玻璃牌號(hào)。提示：要用實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象判斷最小偏向角的位置四、思考題1、上述實(shí)驗(yàn)中，如棱鏡折射角a未知，用分光計(jì)如何測(cè)量？請(qǐng)畫(huà)出測(cè)量示意簡(jiǎn)圖，并說(shuō)明由儀器讀出的角度值與折射角的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)三望遠(yuǎn)系統(tǒng)參數(shù)的測(cè)量一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握望遠(yuǎn)系統(tǒng)的入瞳、出瞳及出瞳距的測(cè)量方法。2、掌握望遠(yuǎn)系統(tǒng)放大率的測(cè)量方法二、實(shí)驗(yàn)原理1、入瞳D的測(cè)量：對(duì)于簡(jiǎn)單望遠(yuǎn)鏡來(lái)說(shuō)，孔經(jīng)光闌和入射光瞳就是物鏡鏡框，其直徑D可用量規(guī)或卡尺直接測(cè)出，也可采用測(cè)量顯微鏡如圖3-1那樣來(lái)進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量時(shí)注意要對(duì)鏡框直徑的兩端逐個(gè)調(diào)焦。圖3-12、出瞳D′的測(cè)
8、量：當(dāng)一束平行光作為無(wú)窮遠(yuǎn)光源照亮望遠(yuǎn)物鏡外框時(shí)，其望遠(yuǎn)鏡目鏡后所成的像，即為出瞳Dˊ可用測(cè)量顯微鏡或倍率計(jì)測(cè)出D′的大小，測(cè)量原理如圖3-2所示。圖3-23、出瞳距P′的測(cè)量：出瞳距P′是出瞳到望遠(yuǎn)鏡目鏡
