光学实验需要的人懂

1、工程光学(1)实验报告实验名称透镜系统基点测量班 级： 光电信息132 姓 名： 于江游 学 号： 1302062042 实验日期： 2015.5.7 成 绩： 目录摘要31 实验名称42实验目的43实验仪器44实验原理44.1主面和主点44.2节点和节面44.3焦点和焦面45 实验主要步骤56 实验数据处理67 误差来源分析68 思考题69 实验的改进方案610 实验感想与收获7摘要单个透镜往往无法满足实验或者实际生活中的需要，实际使用时往往将几个薄透镜组合成透镜组进行使用。对于任何共轴光具组，不论其结构复杂与否，物像之间的共轭关系完全由几对特殊的点和面所决定，这就是共轴理想光具组的基点和基

2、面。在透镜组之中各个透镜的焦距以及透镜之间的焦距未知的情况下，采用焦距仪或者测节器可以测定光具组的基点和基面，进而得到光具组的一些特性。每个厚透镜及共轴球面透镜组都有六个基点。即两个焦点F,F；两个主点H,H；两个节点N,N。1 实验名称透镜系统基点测量2实验目的（1）了解透镜组的基点的一般特性（2）学习测定光具组基点和焦距的方法；3实验仪器LED光源 准直镜 目标物 标准透镜 节点透镜 白屏4实验原理4.1主面和主点若将物体垂直于系统光轴，放置在第一主点H处，则必成一个与物体同样大小的正立的像于第二主点H处，即主点是横向放大率=+1的一对共轭点。过主点垂直于光轴的平面，分别称为第一和第二主面

3、，如图1中的MH和MH。 4.2节点和节面节点是角放大率=+1的一对共轭点。入射光线（或其延长线）通过第一节点N时，出射光线（或其延长线）必通过第二节点N，并于N的入射光线平行（如图1-1）。过节点垂直于主光轴的平面分别称为第一和第二节面。当共轴球面系统处于同一媒质时，两主点分别与两节点重合。图1-1 透镜组光路示意图4.3焦点和焦面 平行于系统主轴的平行光束，经系统折射后与主轴的交点F称为像方焦点；过F垂直于主轴的平面称为像方焦面。第二主点H到像方焦点F的距离称为系统的像方焦距f。此外，还有物方焦点F及焦面和焦距f。图1-2测量基点示意图综上所述，薄透镜的两主点和节点与透镜的光心重合，而共轴

4、球面系统两主点和节点的位置，将随各组合透镜或折射面的焦距和系统的空间特性而异。实际使用透镜组时，多数场合透镜组两边都是空气，物方和像方媒质的折射率相等，此时节点和主点重合。本实验以两个薄透镜组合为例，主要讨论如何测定透镜组的节点（主点）。设L为已知透镜焦距等于-f0的凸透镜，L.S.为待测透镜组，其主点（节点）为H、H（N、N），像焦点为F。当AB（高度已知）放在L的前焦点处时，它经过L以及L.S.将成像AB于L.S.的后焦面上。因为AO/AN,AB/AB,OB/NB,所以 AOBANB,即AB:-f0=AB:f所以f=-f0 AB /AB因此我们可以通过测量AB的大小，从而得到f的数值。因为

5、是平行光入射到透镜组上，所以像AB的位置就是F的位置。F的位置既然确定，而NF=f，因而N的位置也就跟着确定了。把L.S.的入射方向和出射方向互相颠倒，即可测定F和N的位置。本实验节点和主点重合，所以H和H的位置也得到确定。 5 实验主要步骤（1）按图安置各器件，沿滑轨安装所需器件，自左向右依次为LED光源（含匀光器、支杆、套筒、滑块），准直镜（直径40mm，焦距150mm，含镜座、支杆、套筒、滑块），目标物（含夹持、支杆、套筒、滑块），标准透镜（直径50mm，焦距75mm，含镜座、支杆、套筒、滑块），节点镜头(镜片间距70-120mm、固定镜片直径40mm，f200，可动镜片直径40mm，f

6、350，含支杆、套筒、滑块)、白屏（含夹持、支杆、套筒、滑块）；调整LED光源发光头与准直镜之间的距离约为75mm，调整各光学元件同轴等高。 （2）调节目标板（目标板图案为正方形，边长为10mm）与标准透镜（透镜焦距为-f0）之间的距离为75mm，使目标板（物方图案宽度为h1）位于透镜L0的前焦面。 （3）在白屏和标准透镜之间安装节点镜头，移动节点透镜或白屏最终可在白屏上观察到清晰像。量取像的大小h2 （4）计算 像方焦距 f=-f0 h2 /h1 像方主点H位置即为从白屏向前测量f。 （5）将节点架旋转180 º，重复第三步，即可获得物方节点位置。6 实验数据处理凸透镜焦距测量H1

7、H2X1X2f像方10mm21mm470mm620mm-157.5mm物方10mm22mm529.5mm685mm-165.0mm7 误差来源分析测量时各器件的位置距离并不是特别精确，量取像的大小时也会出现误差。8 思考题1.光路计算中的符号法则？ 答：沿轴线段：规定光线的传播方向从左向右为正方向； 垂轴线段：以光轴为基准，光轴以上为正，下为负； 光线与光轴的夹角：用由光轴转向光线所形成的锐角度量，顺时针为 正， 逆 时 针为负； 光线与法线的夹角：由光线以锐角方向转向法线，顺为正，逆为负；光轴与法线的夹角：由光轴以锐角方向转向法线，顺正逆负； 相邻两折射面间隔：由前一面的顶点到后一面的顶点，

8、顺光线方向为 正，逆光线为负。2.说明光学系统有几对基点和基面？并写出定义？答：任何一个共轴光学系统都有1对共轭基面，2对共轭基点。定义：一对主点和主平面，一对焦点和焦平面，通常称为共轴理想光学系统的基点和基面。3.物距，像距，焦距的定义？答：物距：物体到光心的距离；像距：像到光心的距离；焦距：光心到焦点的距 离。4.垂轴放大率，角放大率，轴向放大率的定义是什么？答：垂轴放大率定义为像的大小与物体的大小之比；轴向放大率定义为物点沿光轴作微小的移动dl时，所引起的像点移动量dl与物点移动dl之比；角放大率定义为一对共轭光线与光轴的夹角u与u之比值。9 实验的改进方案判定成像是否清晰可能判定不准，因为成像清晰度在某一小段距离内人眼看上去无太大区别。利用白屏上的成像，仔细观察像的边缘处有锯齿，利用观察锯齿的清晰程度来确定像的清晰程度