实验二 透镜组基点的测定云南师范大学

1、实验二 光具组基点的测定【实验目的】：1了解测节器可以测定光具组的工作原理。 2加深对光具组基点的理解和认识。 3学会利用测节器及平行光测定光具组的主点及焦距。【实验仪器】：光具座，钠灯，测节器，薄透镜，物屏，白屏，准直透镜，平面反射镜【实验原理】：我们知道，共轴球面系统如厚透镜及光具组都有三对基点。即：一对主点，一对主点和一对焦点。主点是系统中横向放大率=+1的一对共轭点。节点是角放大率=+1的一对共轭点。焦点则是与光轴上无穷远物点共轭的像点。在光具组的物空间与像空间的媒质不同 时，其前后焦距不等，主点与节点也不重合。但当光具组处在同一媒质中时，其前后主点与&#

2、160;前后节点分别重合，其前后焦距也相等。这时从后节点（即后主点）到后焦点的距离即为光 具组的后焦距。这样我们就可以通过测定节点来确定光具组的主点。 我们用测节器来确定光具组的节点所依据的原理如下：当平行光束与光具组主轴成某一角度入射时，如图（1），经光具组汇聚后必交于后焦面上某副焦点。而当平行光束沿光 具组主轴方向入射时必汇聚于后焦点（图2）。这两种情况下，在整个光束中，唯有通过 前节点N的一条光线PN经过光具组后保持与入射方向平行，即PN/NF或PN/  （节点性质决定）。其余光线均改变方向且会交于NF（或）线上。这样，当我们找到光具组的

3、焦点后，再以后节点N为轴移动光具组，其焦点F的位置必不改变。这就                  图 1                            

4、;     图2是说，虽然通过改变主轴方位使入射光束与主轴所成的角度发生变化，但入射光方向未改，且总有一条光线（PN）从第一节点N入射，从第二节点射出，且沿NF进行，其余光线则汇聚于F点（即光具组转动，光点不动）。据此，如果我们先用毛玻璃找到光具组后焦点F位置，再以光具组主轴上某点为轴转动光具组（亦即改变入射光束与主轴的夹角），并注意观察毛玻璃屏上亮点的位置变化，同时慢慢改变转轴的位置。这样，在光具组的主轴上总可以找到一点，当以此点为轴转动光具组时，焦点F的位置不变。这点就是后节点N。找到了N，后主点的位置就被确定了，后焦距亦可测出。 

5、0;   若已知二薄透镜L1, L2的焦距为f1，f2。 L1在前L2在后, 组成光具组时二者的间隔为d。则此光具组的焦距为。其前后主点的位置（从前后薄透镜的镜心算起）的计算公式为：                 ； 测光具组的主点、焦点和焦距可按以下步骤进行。 1、  用调整好的平行光管作光源或用十字光栏的白炽灯作光源，用自准成像法调光。 2、  调整测节器及光路。测节器的

6、形式如图（3）所示，在调光路前后把两个凸透镜装在测节器上的小透镜夹内。调整测节器的高度，使平行光束正好穿过二透镜中心。                               图3 3、  测光具组的焦距使二凸透镜保持某一固定距离，用毛玻璃屏找到平行光经光具组聚焦后形成十字光

7、栏像的位置（焦点）。把屏固定。                                                &#

8、160;    绕转轴摆动测节器，看到屏上的像也随着摆动。再改变测节器与转轴的相对位置（注意：光具组与屏的距离不能变，否则应重调），同时摆动测节器并仔细观察像的位置如何变化。最后总能找到一点，当测节器绕这点摆动时像的位置固定不动。这时转轴在测节器上的位置就是后节点的位置。亦即后主点的位置。在测节器上量出转轴到屏的距离，即光具组的后焦距。【实验步骤与内容】：1、  利用平行光测出二透镜L1, L2的焦距f1，f2，（f1<f2），并制表记录。2、  使二透镜间距离d=5（< f1）,测出其后焦距，测三次取平均值。3、  自己想办法测出在d=5时的前焦距。并结合（1）、（2）中测得的数据，画出光具组在d=5时的L1、L2、H1、H2、F1、F2的相对位置图。4、  改变二透镜的距离，使（a）d=0,(b) f1<d< f2,(c) f2<d< f1+ f2,(d)d > f1+ f2。依据以上方法分别测定所列各种情况下的焦距，各测一次。记录焦点虚实与焦距的正负。    画出光具组焦距随d变化的曲线图。    当在L2的后面得不到实焦点时，可再利用一凸透镜，使光具组的虚焦点在该凸透