自组透射式幻灯机

1、实验二 自组透射式幻灯机实验目的1、了解幻灯机的原理和聚光镜的作用。2、掌握投影系统的具体的光路的调节实验器材光具座、聚光镜、单凸透镜、幻灯片、光源、影屏实验原理幻灯机有透射式和反射式两种，放映透明画片的是透射式幻灯机，簇映不透明的画片是反射式比灯机，这里只介绍透射式幻灯机的放像原理，而反射式的幻灯机析原理完全 相同，只不过是光源直接照射不透明画片，由画片漫反射的光线通过凸透镜成像组成的 幻灯机，下面具体介绍透射式幻灯机析构造和成像原理1、透射式幻灯机析构造和成像原理：透射式幻灯机主要由下面几个部分组成(图2-1)(1)光源(ABC),通常用功率很大的白炽灯置于光源画中(2)聚光镜(L1):由

2、一对面积比较在而焦距较短的平面凸镜组合而成，两凸面相对放 置，而使折射本领增大，它的作用是将光源发出的光尽可能的会聚在幻灯片上，增加屏 幕上像的照度，且使照明度均匀 .(3)幻灯片(PQ):被放映的透明底片或玻璃片。(4)放映透镜(L2):它将光源照亮的画片成放大成实像于屏上，由于幻灯片置于放映透镜的f和2f之间，放在屏上主成的放大倒立的实像，欲看到正立的画面，只带将幻 灯片倒置和反插即可。2、聚光镜的作用：主要有两点，一是增加屏上成像的照度，二时可使像的照度均 匀。我们先分析没有聚光镜时的情形，如图2-2所示：光源（ABC）照明PQ,PQ经透镜L放像于屏P' Q从图中显见，X物的中心

3、点 O,光源各处（ABC）各点照射到O的光通量全部能通过透镜会聚于O',但对于物的边缘点 P或Q,光源照射到P或Q的光通 量，则全部落在透镜 L以外，故相应的像 点P'或Q'是完全暗 的：OP之间的各点 则是光通量从全部通 过到完全不通过的过 渡，故像的照明度中 心为最大，越往外越 小直至零，照度十分 不均匀，从图2 2图2 - 2中还可看出，改变光源和物之间的距离，对像的照度也要下降，如果紧贴幻灯片前放置聚光镜L1 （图2 - 1） , L1使光源（ABC）成（A' B' C'在L2的平面上，透镜L2的大小应大于或等于 （A' B

4、9; C'的大小。从光路上看，这相当于把光源放在（A' B' C' PQ上任一点和A' C上任一点的连线上，当然都通过透镜L2。即不论物上的那一点（从中心O到边缘P或Q）,都得到光源的各部分（从 B'到A'到C'）照明，且全部能通过透镜 L2,因此，像的照度将是3、对聚光镜和放映透镜的选择和配合聚焦的选择和配合一般根据屏上像的放大率N,底片PQ和屏之间的距离D2=S2+S'2来计算所需放映透镜的焦距f2,然后再根据光源与放映透镜的距离Di = Si+S' 1来确定聚光透镜的焦距(如图2 1 )放映透镜焦距的选择：(

5、2-1)根据：N = S' 2/S2D2 = S2+S'2L2有：工工工f2S2 S2由(2-1) (2-2) (2-3)三式可得：S2S2S2S2 1S2S2S2 1S2S2nd21 N 2(2 4)(2-4)式为确定放映透镜焦距的公式。聚光镜焦距的选择：由光路原理图 2-2可知:S1S2工工工f1 Si S1由(2-1) (2-2)两式得S2NS2D2S2S2D2N 1由(2-5)、(2-6)、(2-8)得:D2S1 D1 S1 D1 S2 D1N 1由(2-6)、(2-7)、(2-8)得：(2 5)(2- 6)(2 7)(2 8)(2-9)f1S1SS1S2D1D2N 1

6、S1S1S1S2D1D2N 1D2N 1D2N 1(210)(2-10)式为聚光镜焦距选择公式有时也可根据放大率N和给定的透镜(f1和f2已知)来计算各元件的位置(确定 D1D2、SS；、s2s2)。这部分的计算方法，由同学们自行推证。(2)对孔径大小和像差的要求：要使光源对幻灯片的照度要强而均匀，所以要求聚光镜的直径d1要大于底片PQ的线度。同时，聚光镜的孔径角(为边缘光线和光轴间的夹角.如图2 3)越大，能通过聚光镜的光通量越大，也即是聚光镜的相对孔径d1/f1要大，即要求f1要短，但这样会使聚光镜的球面像差突出，所以常用两块平凸透镜组合可成(因如果用两块相同的透镜其组合焦距近似等于一块透

7、镜焦距之一半，即f £，此时球面像差接近最小值；这什么？)放映透镜的焦距确定后，则像，即d2ACSS1 AC才不致使光通量损失.放映透镜的要求它白直径d2总要大于光源的性能决定着屏幕上成像的质量，一般都采用复合消色差透镜 实验内容1、组装放大率N=5的幻灯机。(1)测出给定透镜的焦距f1、f2及幻灯片的线度，计算出 D1,D2。把计算出S1S2、S1S2 方法和结果写在实验报告上。(2)根据计算和要求，设计调节步骤，将N=5的幻灯片装置好，调节步骤要简明地写在实验报告上。注意：要求装置好的幻灯机各元件共轴，其光轴与光具座导应平行，成像要明亮、 清晰、均匀。(3)把支好的幻灯机各元件的实际位置、放大率和理论计算值记录于表2 - 1中并将 实际的放大率与理论放大率进行比较，算出百分误差。在D2=1.2m 时的组装值。2、用给定透镜组装幻灯机，要求D2是够大（D2取值1.2m