試驗(yàn)二十七透鏡組基點(diǎn)的測(cè)量

1、實(shí)驗(yàn)二十七透鏡組基點(diǎn)的測(cè)量一實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 加強(qiáng)對(duì)光具組基點(diǎn)的認(rèn)識(shí)；2.學(xué)習(xí)測(cè)定光具組基點(diǎn)和焦距的方法.二儀器和用具光具座，測(cè)節(jié)器，薄透鏡幾片，物屏，白屏，光源,準(zhǔn)直透鏡焦距大一些，平面反射鏡三實(shí)驗(yàn)原理光學(xué)儀器中常用的光學(xué)系統(tǒng)，一般都是由單透鏡或膠合透鏡等球面系統(tǒng)共軸構(gòu)成的對(duì)于由薄透鏡組111合成的共軸球面系統(tǒng)，其物和像的位置可由高斯公式：一 _ 一 1f'P' P確定.式中f '為系統(tǒng) 的像方焦距，p'為像距，p為像距物距是從第一主面到物的距離 ，像距是從第二 主面到像的距離，系統(tǒng)的像方焦距是從第二主面像方焦點(diǎn)距離 各量的符號(hào)從各相應(yīng)主面，沿光線進(jìn)行方向 測(cè)量為

2、正，反向?yàn)樨?fù)共軸球面系統(tǒng)的物和像的位置 ，還可由牛頓公式表示： XX、ff' f二-f' 2即式中X為從物方焦點(diǎn)量起的物方焦點(diǎn)到物的距離 ，x'為從像方焦點(diǎn)量起的像方焦點(diǎn)到像的距離 物 方焦距f和像方焦距f '分別是從第一、第二主面量到物方焦點(diǎn)和像方焦點(diǎn)的距離符號(hào)規(guī)定同上共軸球面系統(tǒng)的基點(diǎn)、基面具有如下的特性 ：1 主點(diǎn)和主面假設(shè)將物體垂直于系統(tǒng)的光軸放置在第一主點(diǎn)H處，那么必成一個(gè)與物體同樣大小的正立像于第二主點(diǎn)H'處，即主點(diǎn)是橫向放大率1 = 1的一對(duì)共軛點(diǎn)過主點(diǎn)垂直于光軸的平面，分別稱為第一、第二主面2節(jié)點(diǎn)和節(jié)面節(jié)點(diǎn)是角放大率=1的一共軛點(diǎn)入射光線

3、或其延長(zhǎng)線通過第一節(jié)點(diǎn)N時(shí)，出射光線或其延圖1長(zhǎng)線必通過第二節(jié)點(diǎn) N'，并與N的入射光線平行.過節(jié)點(diǎn)垂直于光軸 的平面分別稱為第一、第二節(jié)面.當(dāng)共軸球面系統(tǒng)處于同一媒質(zhì)時(shí) ，兩主點(diǎn)分別與兩節(jié)點(diǎn)重合. 3焦點(diǎn)和焦面平行于系統(tǒng)主軸的平行光束，經(jīng)系統(tǒng)折射后與主軸的交點(diǎn) F'稱為 像方焦點(diǎn)；過F'垂直于主軸的面稱為像方焦面 .第二主點(diǎn)H'到像方焦 點(diǎn)F'的距離，稱為系統(tǒng)的像方焦距 f '.此外，還有物方焦點(diǎn)F、焦面和 焦距f.顯然，薄透鏡的兩主戰(zhàn)火 與透鏡的光心重合，而共軸球面系統(tǒng)兩主點(diǎn)的位置 ，將隨各組合透鏡或折射 面的焦距和系統(tǒng)的空間特性而異 .下面

4、以兩個(gè)薄透鏡的組合為例進(jìn)行討論.設(shè)兩薄透鏡的像方焦距分別為f' 1和f' 2,兩透鏡之間距離為 d，那么透鏡組的像方焦距 f '可由下式求出：f- f'1f'1 f:d，ff'3兩點(diǎn)間位置l'f'2d，.f'1dl4f'1 f'2 -df'1 f'2 -d計(jì)算時(shí)注意L'是從第二透鏡光心量起丄是從第一透鏡光心量起.問：試證明，對(duì)于二凸透鏡組成的F7圖3ILI Ls L2 iL0L1 圖54 用測(cè)節(jié)器測(cè)定光具組基點(diǎn)的原理設(shè)有一束平行光入射于由兩片薄透鏡組成的光 具組，光具組與平行光束共軸

5、，光線通過光線通過光 具組后,會(huì)聚于白屏上的 Q點(diǎn)圖2,此Q點(diǎn)即光具 組的像方焦點(diǎn) F'.以垂直于平行光的某一方向?yàn)檩S 將光具組轉(zhuǎn)動(dòng)一小角度，可有如下兩種情況： 4.1回轉(zhuǎn)軸恰好通過光具組的第二節(jié)點(diǎn)N'因?yàn)槿肷涞谝还?jié)點(diǎn) N的光線必從第二節(jié)點(diǎn) N射 出，而且出射光平行于入射光 ，現(xiàn)在N'未動(dòng)，入射光 方向未變，所以通過光具組的光束 ，仍然會(huì)聚于焦平面上的Q點(diǎn)圖3，但是這時(shí)光具組的像方焦點(diǎn) F'已離開Q點(diǎn).嚴(yán)格講，回轉(zhuǎn)后像的清晰度稍差4.2回轉(zhuǎn)軸未通過光具組的第二節(jié)點(diǎn)N'由于第二節(jié)點(diǎn) N'未在回轉(zhuǎn)軸上所以光具組轉(zhuǎn)動(dòng)后 ，N '出 現(xiàn)移動(dòng)，但由

6、N'的出射仍然平行于入射光，所以由N'出射的 光線和前一情況相比將出現(xiàn)平移 ，光束的會(huì)聚點(diǎn)將從 Q移到 Q'圖4.問：分析Q'相對(duì)Q的移動(dòng)方向和遠(yuǎn)近，能判斷 N'在回轉(zhuǎn)軸 0的哪個(gè)方位嗎?測(cè)節(jié)器是一可繞鉛直軸00轉(zhuǎn)動(dòng)的水平滑槽 R，待測(cè)基點(diǎn)的光具組Ls由薄透鏡組成的共軸系統(tǒng)可放置在滑槽上 ，位 置可調(diào)，并由槽上的刻度尺指示 Ls的位置圖5.測(cè)量時(shí)輕輕 地轉(zhuǎn)動(dòng)一點(diǎn)滑槽，觀察白屏 P'上的像是否移動(dòng)，參照上述分析 去判斷N'是否位于 00軸上，如果N'未在00軸上，就調(diào)整 Ls在槽中位置，直至N'在00軸上，那么從軸的位置可求

7、出 N'對(duì) Ls的位置.四實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 測(cè)量透鏡Li和L2的焦距f ' 1、f ' 2 Li、L2為組成光具組 的二薄透鏡.2. 將Li和L2按df ' i +f ' 2組合成光具組置于測(cè)節(jié)器的 滑槽上.3. 按圖5,將光源S、物屏P、準(zhǔn)直物鏡L、測(cè)節(jié)器R及白屏 P'置于光具座上，調(diào)節(jié)共軸.4. 用自準(zhǔn)直方法調(diào)節(jié)物屏P位于準(zhǔn)直物鏡L的物方焦面上調(diào)好后P和L均不要移動(dòng)5. 照亮物屏P，移動(dòng)白屏P'得到清晰的像，輕輕少許轉(zhuǎn)動(dòng)滑槽，從像的移動(dòng)判斷N'的位置，逐漸移動(dòng)光具組Ls，直至其第二節(jié)點(diǎn) N'在轉(zhuǎn)軸 00上 為止.可用放大鏡觀察像.記錄00軸 和焦點(diǎn)F'相對(duì)于L2的位置，重復(fù)幾次.6. 將光具組轉(zhuǎn)180°，此時(shí)原來的節(jié)點(diǎn) N成為N',同上測(cè)量.7. 繪圖表示光具組、主面及焦點(diǎn)的位 置，計(jì)算焦距f '之值.8. 取 d>(f '