平行光管的調節(jié)與使用

1、HARBIN ENGINEERING UNIVERSITY物理實驗報告實 驗 題 目：平行光管的調節(jié)與使用姓 名： 物理實驗教學中心實 驗 報 告一、實驗題目：平行光管的調節(jié)與使用二、實驗目的：1、了解平行光管的結構，掌握平行光管的調節(jié)方法2、學習使用平行光管測量薄透鏡的焦距3、學習使用平行光管測量系統(tǒng)的分辨率三、實驗儀器：平行光管，高斯目鏡、分劃板，測微目鏡，平面反射鏡、凸透鏡，光具座，螺絲刀。四、實驗原理（原理圖、公式推導和文字說明）： 用平行光管測量薄凸透鏡的焦距圖1 平行光管測量薄凸透鏡的裝置和光路圖平行光管測量薄凸透鏡的裝置和光路圖如上圖所示。平行光管光源發(fā)出的光照在波羅板上，由于波

2、羅板位于平行光管透鏡的焦平面上，因而該光束出射后變成平行光束。再經過待測透鏡，成像在待測透鏡的焦平面上。利用測微目鏡，使被測透鏡焦平面上所成玻羅板的像也成像在測微目鏡的焦平面上，便可測量。設平行光管的焦距為，波羅板某線對的間距為，待測透鏡的焦距為，為測微目鏡上玻羅板線對的距離，由光路容易看出： 由于，所以有可見，只要測出測微目鏡上玻羅板線對的距離，就可以計算出待測透鏡的焦距。用平行光管測定分辨率光學系統(tǒng)的分辨率是該系統(tǒng)成像質量的綜合性指標，按照幾何光學的觀點，任何靠近的兩個微小物點，經光學系統(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

3、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)的分辨率。根據(jù)衍射理論和瑞利準則，儀器的最小分辨角為式中的單位為弧度，為入射光瞳直徑，為光波波長。當平行光管物鏡焦平面上的分辨率板產生的平行光射入被測透鏡時，在被測透鏡的焦平面附近，用測微目鏡可觀察到分辨率板的像。如果被檢透鏡質量高，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，由下式測定系統(tǒng)分辨率的角值式中為角值，為條紋寬度,為平行光管焦距。五、實驗數(shù)據(jù)處理（整理表格、計算過程、結論）：、用平行光管測量薄凸透鏡的焦距單位：mm 左

4、1左2左3右3右2右1間距1間距2間距31 2.220 2.886 3.441 4.168 4.678 5.886 3.666 1.792 0.727 2 2.205 2.864 3.414 4.141 4.659 5.847 3.642 1.795 0.727 3 2.119 2.890 3.468 4.134 4.688 5.784 3.665 1.798 0.666 4 2.164 2.873 3.309 4.044 4.674 5.732 3.568 1.801 0.735 5 2.169 2.866 3.384 4.105 4.670 5.789 3.620 1.804 0.721

5、6 2.188 2.852 3.371 4.092 4.645 5.750 3.562 1.793 0.721 平均2.178 2.872 3.398 4.114 4.669 5.798 3.621 1.797 0.716 =548.899mm根據(jù)公式有：=20mm時，=99.36mm=10mm時，=98.65mm=4mm時，=98.3mm2、用平行光管測量系統(tǒng)的分辨率分辨率板剛好能分辨的單元號碼為：13查找書上137頁的表格可以得到；刻紋寬度為：20.0利用公式可以得到光學系統(tǒng)最小分辨角為：六、總結及可能性應用（誤差分析、收獲、體會及本實驗的應用）：本實驗學習講解了使用平行光管測定薄凸透鏡的焦距和光學系統(tǒng)的分辨率。理論上用平行光管可以非常準確的測量結果，但是本次測量還是略微存在著一些偏差。分析