用平行光管測透鏡的焦距及鑒別率

1、實驗 8 平行光管的調(diào)整及使用平行光管是裝、 校、調(diào)整光學儀器的重要工具之一，也是光學量度儀器中的重要組成部分，配用不同的分劃板，與測微目鏡（或顯微鏡系統(tǒng)），可以測定透鏡或透鏡組的焦距、鑒別率及其它成像質(zhì)量。為了保證檢查或測量精度， 被檢透鏡組的焦距最好不大于平行光管物鏡焦距的二分之一（其物鏡焦距我們經(jīng)常說成是平行光管的焦距） ?！緦嶒災康摹?.了解平行光管的結(jié)構(gòu)及工作原理，掌握平行光管的調(diào)整方法。2.學會用平行光管測量凸透鏡的焦距。3.會用平行光管測定鑒別率?！緦嶒瀮x器】平行光管、平面反射鏡、平行光管分劃板、測微目鏡、凸透鏡等。平行光管是產(chǎn)生平行光束的裝置，其外形如圖1 所示。平行光管的型號

2、很多，常見的有 CPG550 型、 CTT 型，下面主要以 CPG550為例介紹平行光管的構(gòu)造： CPG550 型平行光管主要規(guī)格(1)物鏡焦距f ：550 毫米（名義值），使用時按出廠的實測值。(2)物鏡口徑D：55 毫米。(3)高斯目鏡：焦距f 為 44 毫米，放大倍數(shù)為。分劃板有 5 種分劃板，如圖2 所示：（）十字分劃板： 調(diào)節(jié)平行光管的物鏡焦距并將十字分劃板的十字心調(diào)到平行光管的主光軸上， 若拿掉十字分劃板換上其它分劃板， 此分劃板的中心也在平行光管的主光軸上。（）鑒別率板：可以用來檢驗透鏡和透鏡組的鑒別率，板上有25個圖案單元，每個圖案單元中平行條紋寬度不同，對2 號鑒別率板，第

3、1 單元到第 25 單元的條紋寬度由20 微米遞減至 5 微米；而對 3號鑒別率板 25 單元，則由 40 微米遞減至 10 微米。（）星點板：星點直徑為毫米，通過被檢系統(tǒng)后有一衍射像，根據(jù)像的形狀作光學零件或組件成像質(zhì)量定性檢查。（）玻羅板：它與測微目鏡（或讀數(shù)顯微鏡）組合在一起使用，用來測量透鏡組的焦距。 玻羅板上每兩條等長線之間的間距有不同的尺寸，其名義尺寸為： 1 毫米、 2 毫米、 4 毫米、 10 毫米、 20 毫米，使用時應依據(jù)出廠時的實測值?！緦嶒炘怼慨斦{(diào)試好平行光的分劃板嚴格位于物鏡的焦平面上且十字分劃板的中心與平行光管的主光軸共軸以后， 先拆下高斯目鏡光源， 再拆下十字分

4、劃板，換上玻羅板、鑒別率板等，如圖 3 所示，接上直筒式光源。由于分劃板放在平行光管物鏡的焦平面上， 燈光通過毛玻璃擴展后散射出來的光照射在分劃板上， 所以，分劃板上各種劃痕通過物鏡折射后，都成為平行光。用平行光管測量焦距如圖 4 所示，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。因為=所以f f y（1）y式中 f 為被測透鏡焦距， f 為平行光管焦距實測值， y 為玻羅板上所選用線距實測值 （A B=Y ），y 為測微目鏡上玻羅板刻線的距離（ AB =Y ，即測量值）。用平行光管測定凸透鏡、透鏡組的鑒別率光學系統(tǒng)的鑒別率是該系統(tǒng)成像質(zhì)量的綜合性指標，按

5、照幾何光學的觀點，任何靠近的兩個微小物點， 經(jīng)光學系統(tǒng)后成像在像平面上，仍然應是兩個“點”像。事實上，這是不可能的。即使光學系統(tǒng)無像差，通過光學系統(tǒng)后，波面不受破壞，而根據(jù)光的衍射理論，一個物點的像不再是“點”，而是一個衍射花樣。光學系統(tǒng)能夠把這種靠得很近的兩個衍射花樣分辨出來的能力，稱為光學系統(tǒng)的鑒別率。 根據(jù)衍射理論和瑞利準則，儀器的最小分辨角為1.22（2）D式中 的單位為弧度， D 為入射光瞳直徑， 為光波波長。當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，

6、 在視場里觀察到能分辨的單元號碼越高。仔細找出盡可能高的分辨單元號碼，查表可得鑒別率角?！緦嶒瀮?nèi)容和步驟】1. 平行光管的調(diào)節(jié)（）調(diào)整分劃板嚴格位于物鏡的焦平面上。 平行光管使用時，因測試的需要，常常要換上不同的分劃板， 為了保證出射光線嚴格平行，每次調(diào)換后都必須使分劃板嚴格處于物鏡的焦平面上。將十字分劃板裝在平行光管的分劃板座上，然后再裝上高斯目鏡。調(diào)節(jié)高斯目鏡 (即拉伸目鏡 )，眼睛對著目鏡觀看時，能清楚地看到十字叉絲。調(diào)節(jié)放在平行光管前的平面鏡 （平面鏡上有調(diào)節(jié)水平螺絲和垂直螺絲），使平行光管射出的光線重新返回平行光管。這時能通過高斯目鏡看到分劃板上有一個反射回來的像， 擺動眼睛用視差法

7、判斷十字叉絲的物像是否重合，前后調(diào)節(jié)物鏡（旋轉(zhuǎn)物鏡） ，直到目鏡里清楚地觀察到十字叉絲的像。 表明分劃板已經(jīng)調(diào)整在物鏡的焦平面上了， 鎖緊物鏡。（）調(diào)整十字分劃板中心在平行光管主光軸上。將平面鏡暫時用紙遮住，在目鏡上看到十字分劃板 ,粗調(diào)分劃板的上、下和左、右螺絲，使分劃板的十字心在平行光管的管心。拿走平面鏡上的紙片， 在目鏡上又看到十字叉絲像， 調(diào)節(jié)平面鏡的俯仰角，觀察叉絲的像與十字叉絲重合。松開平行光管的兩只“十字旋手” ，將平行光管以軸心為準線旋轉(zhuǎn)180 度，觀察叉絲與其像的橫線是否重合。如果不重合，調(diào)節(jié)分劃板座的上、下螺絲， 使叉絲的橫線與像的橫線接近一半，再調(diào)平面鏡的角度使橫線重合（

8、半調(diào)法） 。如此重復旋轉(zhuǎn)，直至橫線在任何角度下都重合。調(diào)節(jié)分劃板座的左、 右螺絲，使十字叉絲垂直線與其像的垂直線重合。直至轉(zhuǎn)動平行光管時， 十字叉絲物像始終重合。這表示分劃板座的中心與平行光管的主光軸已經(jīng)重合。2.測量凸透鏡的焦距調(diào)節(jié)好平行光管后， 拿下平面鏡， 將被測凸透鏡置于平行光管的前方，在透鏡的前方放上測微目鏡。調(diào)共軸且盡量讓測微目鏡拉近到實驗人員方便觀察的位置。將平行光管的十字分劃板換成玻羅板，并拿下高斯目鏡上的燈泡，放在直筒形光源罩上，然后裝在平行光管上。轉(zhuǎn)動測微目鏡的調(diào)節(jié)螺絲，直到從測微目鏡里面能看到清晰的叉絲、標尺為止（調(diào)視度）。前后移動凸透鏡， 使被測凸透鏡把平行光管中的玻羅板成像于測微目鏡的標尺和叉絲上，表明凸透鏡的焦平面與測微目鏡的焦平面重合。用測微目鏡測出玻羅板像中 10 毫米兩刻線間距的測量值 y，讀出平行光管的焦距實測值 f 和玻羅板兩刻線的實測值 y（出廠時儀器說明書中給定），重復五次。3.用平行光管測凸透鏡的鑒別率（）取下玻羅板，換上2 號鑒別板，裝上光源。（）移動被測透鏡的位置， 使被測透鏡在平行光管的 2 號鑒別率板成像于測微目鏡的焦平面上。 用眼睛認真地從鑒別率板上 1 號單元開始朝下看，分辨出是哪一個號數(shù)單元的并排線條，記下號碼。（）在附表中查出鑒別率角值。將測得的鑒別率角值與用瑞