平行光管和透鏡性能測試

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1、平行光管和透鏡性能測試?yán)韺W(xué)院物理實(shí)驗(yàn)中心11#2003實(shí)驗(yàn)室綱要實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮徒虒W(xué)要求實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟思考題實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮徒虒W(xué)要求了解平行光管的結(jié)構(gòu)，掌握平行光管的調(diào)節(jié)方法。學(xué)習(xí)使用平行光管測定薄透鏡的焦距。了解分辨率的概念，利用平行光管測量透鏡的分辨本領(lǐng)；實(shí)驗(yàn)儀器5W-F550型平行光管的結(jié)構(gòu)圖測微目鏡分劃板實(shí)驗(yàn)儀器(一)平行光管平行光管主要是用來產(chǎn)生平行光束的光學(xué)儀器，是裝校和調(diào)整其他光學(xué)系統(tǒng)的重要工具之一，也是光學(xué)度量儀器的重要組成部分。若配用不同的分劃板，并選用讀數(shù)顯微鏡或測微目鏡，可以測定光學(xué)系統(tǒng)的焦距、分辨率及其成像質(zhì)量。光源發(fā)出的光經(jīng)聚

2、光鏡會聚與分光板反射后均勻照亮分劃板。當(dāng)分劃板位于物鏡的焦面上時，分劃板的像在物鏡像空間的無窮遠(yuǎn)處，即由平行光管發(fā)出的光是平行光束。1-光源：在平行光管中，利用白熾燈作為光源2-毛玻璃：由于燈絲發(fā)出的光不是均勻的面光源，因此需要通過毛玻璃將其轉(zhuǎn)換成均勻的面光源照射分劃板。3-分劃板：十字叉絲，波羅板，鑒別率板，星點(diǎn)板。4-物鏡：平行光管物鏡實(shí)驗(yàn)儀器12345222324256111621波羅板。分劃板上用真空鍍膜的方法鍍上五組線對，各線對間距名義值分別是：1mm，2mm，4mm，10mm，20mm。3號分辨率板。每板上面都有25個單元圖案，每個單元有四個方

3、向，每個方向都由一些平行的刻線所組成的。3號板則從40μm遞減到10μm。實(shí)驗(yàn)儀器(四)測微目鏡帶測微裝置的目鏡，由目鏡、可動分劃板、讀數(shù)鼓輪與連接裝置等組成。目鏡把叉絲和被觀測的像同時放大，其放大倍數(shù)不影響測量數(shù)據(jù)大小，但可以提高測量準(zhǔn)確程度。旋轉(zhuǎn)鼓輪，刻有十字叉絲的可動分劃板就可以左右移動。它的位置可以在外面直接讀出。測量時，應(yīng)先調(diào)節(jié)目鏡，看清楚叉絲，然后轉(zhuǎn)動鼓輪，使基準(zhǔn)線與被測物的像的一端重合，便可得到一個讀數(shù)。再轉(zhuǎn)動鼓輪，使基準(zhǔn)線與被測物像的另一端重合，又可得到一個讀數(shù)。兩讀數(shù)之差，即被測物的尺寸。實(shí)驗(yàn)中用兩種測微目鏡，如圖示。實(shí)驗(yàn)儀器其讀數(shù)方法和

4、螺旋測微器差不多，毫米以上的刻度在固定套管上直接讀出；毫米以下的刻度在鼓輪上讀出。讀數(shù)鼓輪每旋轉(zhuǎn)一周，叉絲移動1mm，鼓輪上有100個分格，故每一格對應(yīng)的讀數(shù)為0.01mm，再估讀一位。實(shí)驗(yàn)中有兩種測微目鏡,不同之處在于鼓輪刻度如同所示.012345678（a）（b）10504.059mm7075805103.737mm雙基準(zhǔn)線，測量時，此線夾住待測刻線時讀數(shù)，整數(shù)位在視野中讀取，小數(shù)位在鼓輪上讀取豎線為基準(zhǔn)線，測量時，豎線對準(zhǔn)讀數(shù)，數(shù)值均在鼓輪上讀取。注意：整數(shù)位是反的。實(shí)驗(yàn)儀器測微目鏡注意事項(xiàng)：(1)測量時，鼓輪應(yīng)沿同一方向旋轉(zhuǎn)，不得中途反向，以避免空

5、程誤差。(2)被測量物的線度方向必須與基準(zhǔn)線方向平行，否則會引入系統(tǒng)誤差。(3)被測量物的像與基準(zhǔn)線重合，不能存在視差(4)雖然測微目鏡測量范圍為0～10mm，但一般測量應(yīng)盡量控制在1～9mm范圍內(nèi)進(jìn)行，以保護(hù)測微裝置的準(zhǔn)確度，切忌讀出負(fù)值。(5)零點(diǎn)修正值的存在，注意整數(shù)位的讀法。如圖示，選用測微目鏡，使被測透鏡焦平面上所成玻羅板的像也在測微目鏡的焦平面上，便可測量。因?yàn)樗詫?shí)驗(yàn)原理-----透鏡焦距測量式中f1’為被測透鏡焦距，f’為平行光管焦距實(shí)測值（貼于平行光管管壁上，單位毫米）,h為玻羅板上所選用線距實(shí)測值(實(shí)驗(yàn)中為名義值)，h’1為玻羅板線對像

6、的線間距(測量值)。1.玻羅板2.平行光管物鏡3.被測凸透鏡4.測微目鏡實(shí)驗(yàn)原理-----透鏡焦距測量光路圖演示物鏡待測透鏡f’f1’hh1’實(shí)驗(yàn)原理-----透鏡的分辨率(a)(b)(c)分辨率與瑞利判據(jù)光學(xué)系統(tǒng)的鑒別率是該系統(tǒng)成像質(zhì)量的綜合性指標(biāo)，按照幾何光學(xué)的觀點(diǎn)，任何靠近的兩個微小物點(diǎn)，經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)后成像在像平面上，仍然應(yīng)是兩個“點(diǎn)”像。事實(shí)上，這是不可能的。即使光學(xué)系統(tǒng)無像差，通過光學(xué)系統(tǒng)后，波面不受破壞，而根據(jù)光的衍射理論，一個物點(diǎn)的像不再是“點(diǎn)”，而是一個衍射花樣。光學(xué)系統(tǒng)能夠把這種靠得很近的兩個衍射花樣分辨出來的能力，稱為光學(xué)系統(tǒng)的鑒別率。瑞利提

7、出了一個判據(jù)：如果一個物點(diǎn)的衍射圖樣中央主極大與另一個物點(diǎn)的衍射中央主極大傍的第一極小相重合時，這兩個物點(diǎn)是恰可分辨的。根據(jù)衍射理論和瑞利準(zhǔn)則，儀器的最小分辨角為?=1.22?/D式中?的單位為弧度，D為入射光瞳直徑，?為光波波長。當(dāng)平行光管物鏡焦平面上的鑒別率板產(chǎn)生的平行光（將平行光管的分劃板換成鑒別率板）射入被測透鏡時，在被測透鏡的焦平面附近，用測微目鏡可觀察到鑒別率板的像。如果被檢透鏡質(zhì)量高，在視場里觀察到能分辨的單元號碼越高。仔細(xì)找出盡可能高的分辨單元號碼，由下式測定鑒別率角值式中?為角值，a為條紋寬度,f’為平行光管焦距。實(shí)驗(yàn)原理-----透鏡的分辨

8、率實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟（一）實(shí)驗(yàn)中平行光管以